REDES VARIOS

8/2/2019 REDES VARIOS

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Almacenamiento: Nuevastecnologas

Introduccin:

Los equipos informticos, los grandes servidores de redes, y por supuesto, laspropias aplicaciones, son cada vez mayores y ms voraces consumidores dealmacenamiento masivo.

Los sistemas tradicionales, e incluso los propios discos magnticos o discosduros, a pesar de su rpida evolucin e incremento de capacidad y velocidad,se hacen insuficientes para las misiones que de ellos requerimos.

Podemos recordar grandes sistemas de cinta, de pocos KB de capacidad, y

compararlos con los dispositivos actuales, de incluso menores dimensiones,pero con capacidades de varios TB.

Del mismo modo, aquellos grandes discos o cartuchos removibles de pocos MB,compiten ahora con unidades de tan slo 3,5" y capacidades de hasta 4 GB., eincluso con dispositivos de 1,8" y varios cientos de MB.

Por supuesto, el otro gran problema de las aplicaciones, dada la ingentecantidad de datos, es el tiempo de acceso a los mismos, que ha de permitir elproceso de la informacin de un modo tal que sea "til" para el usuario.

La seguridad de los datos es el ltimo eslabn de este entramado, ya que sitodos esos datos no son protegidos adecuadamente, cualquier fallo en elsistema provoca graves prdidas econmicas e incluso daos irreparables.

Por ello, y para cubrir todos estos objetivos, la tecnologa de los dispositivosde almacenamiento ha evolucionado en los ltimos aos de un modorealmente espectacular, dando paso al desarrollo de nuevos productos, cuyoslmites y aplicaciones son an poco conocidos.

Bsicamente, podemos dividir estos productos en 5 grandes grupos,

claramente diferenciados.

Dispositivos RAID:

En 1987 surge el concepto de RAID o Redundant Arrays of Inexpensive Disks(matrices redundantes de discos econmicos), que soluciona, por un lado, elproblema del almacenamiento y del tiempo de acceso, y por otro la seguridadde los datos, as como los tiempos de parada del sistema.

Bsicamente se fundamentan en el concepto de dividir la informacin enbloques o segmentos, cada uno almacenado en unidades de disco separadas, ycon determinadas medidas de redundancia de los datos, lo que implica unmenor riesgo de prdida de informacin en caso de fallo, adems de un menor


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tiempo de acceso a la informacin, ya que se comportan como unidadesdiferentes suministrando informacin en paralelo a un "bus" ms ancho.

Los sistemas RAID pueden estar basados en hardware o en software. Laventaja de los primeros es su independencia de la plataforma o sistema

operativo, ya que son vistos por ste como un gran disco duro ms, y ademsson mucho ms rpidos, entre otras ventajas. Los sistemas RAID software noson implementaciones adecuadas en la mayora de los casos, y cada vez sonmenos empleados.

Evidentemente, hay varias formas de llevar a cabo las funciones de un RAID, yes lo que se ha dado en llamar niveles RAID. Actualmente se reconocenbsicamente 6 niveles:

RAID 0: Los datos se fraccionan en bloques entre 2 y 16 KB, y se escriben enmatrices de 2 o ms discos. Los bloques de datos, o segmentos, se escriben

secuencialmente, mediante un sistema de "interleaving", es decir, el primerbloque en el primer disco, el 2 bloque en el segundo disco, y assucesivamente. Este sistema esta pensado para situaciones en las que serequiere alta velocidad, pero no seguridad, ya que el fallo de cualquiera delos discos implica la prdida de los datos y la parada del sistema.Ventajas: Proporciona el mejor tiempo de acceso, por ejemplo paraaplicaciones grficas.Inconvenientes: No ofrece proteccin de los datos.RAID 1: Cada segmento es almacenado en dos discos, por lo que si unofalla, la integridad de los datos es total. En algunos sistemas, incluso cada

conjunto de discos es manejado por una controladora diferente, a modo deduplicado completo. Enfatiza la seguridad frente al tiempo de acceso.Ventajas: Proporciona un buen tiempo de acceso para pequeos bloques dedatos y el mayor grado de seguridad de los datos.Inconvenientes: Se duplica el coste, al duplicar todos o casi todos loselementos.RAID 2: Similar al nivel 0, pero con la peculiaridad de aadir redundancia(bits de paridad o cdigos de correccin de errores) y de segmentar losdatos en bytes o incluso bits en lugar de bloques. Al final de la matriz, envarios discos independientes de los de datos, se almacena la informacinque permite la recuperacin de los errores.

Ventajas: Proporciona un tiempo de acceso razonable y seguridad relativa.Inconvenientes: El coste es elevado, pues requiere varios discos extra.RAID 3: Se almacena 1 bit en cada disco, y un bit de paridad por cada byteen un disco adicional.Ventajas: Proporciona gran velocidad para grandes cantidades deinformacin.Inconvenientes: No es adecuado para pequeos bloques de datos.RAID 4: Es similar al nivel 0, pero con correccin de errores.Ventajas: Buen tiempo de acceso.Inconvenientes: No es adecuado para grandes bloques de datos.RAID 5: Es el ms generalizado por su equilibrio de resultados. Se

distribuyen los bloques de datos entre todos los discos, mezclados con losdatos de correccin de errores. Ello evita la necesidad de acceder a todos


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los discos para una sola operacin, y por tanto permite realizar variaslecturas y escrituras simultneas.Ventajas: Proporciona un buen tiempo de acceso y gran seguridad de losdatos a un precio razonable.Inconvenientes: No es aconsejable para grandes bloques de informacin.

La mayora de los sistemas de redundancia de los RAID, conllevan la prdidade alrededor de un 20% de la capacidad de los discos en el almacenamientode los datos de paridad.

Algo muy importante en los sistemas RAID es el uso de redundancia fsica, esdecir, equipamiento extra que permite, en caso de fallo de algn elementodel RAID, su "recambio" automtico, lo que evita la parada del sistema.

Por lo general, todos los RAID incorporan fuentes de alimentacinredundantes, discos redundantes e incluso controladoras redundantes.

Pero lo ms interesante es la forma en que dichos repuestos entran enfuncionamiento, ya que para evitar su desgaste, es altamente recomendableque en condiciones normales no estn activos (sin alimentacin), para que nosufran ningn desgaste, pues de lo contrario no seran tiles en caso de fallode otra unidad, por su posibilidad de fallo al existir un "desgaste" por tiempode uso.

Cuando la unidad de repuesto no esta en el sistema, sino que ha de ser"insertada" o conectada por el usuario (sin necesidad de apagar el RAID), se

denomina "hot plug" (insercin en caliente).Cuando un disco de repuesto se mantiene en funcionamiento (alimentado), sedenomina "hot spare" (reposicin en caliente). Con la nica ventaja de unamayor velocidad de su entrada en funcionamiento y de la reconstruccin delos datos en caso de que otra unidad falle.

Las unidades "hot fix" (reparacin en caliente), tambin denominadas"cold/warm spare", son las que estn insertadas en el sistema, pero semantienen desconectadas hasta el momento en que otra unidad falla,entrando automticamente en funcionamiento por medio de la gestin

inteligente de la controladora RAID.

Algunos RAID integran simultneamente varias de estas tcnicas, por ejemplo"hot spare" para unidades de reserva y "hot plug" para sustituir las unidadesaveriadas.

Es importante tener en cuenta que, tras el fallo de una unidad de disco, elsistema ha de reconstruir los datos de la unidad que ha fallado en la que la hade sustituir, lo que conlleva la lectura de los otros discos, as como de losdatos de paridad, con el consiguiente perodo de "ocupacin" del RAID.Algunos sistemas permiten que esto se haga automticamente y sin detener elfuncionamiento del RAID, aunque lgicamente el acceso a los datos serrelativo, pues stos pueden estar en el disco daado.


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Otra gran ventaja de la tecnologa RAID es la posibilidad de conectar unsistema de este tipo a varios "hosts" simultneamente, al existir la posibilidadde integrar en el sistema varias controladoras SCSI.

Algunos sistemas RAID incorporan varios bancos de discos, denominados

"ranks", lo que permite simultanear varios niveles RAID (1 por cada banco),logrando optimizar las prestaciones del sistema y adecundolas al mximo enfuncin de los tipos de datos que se han de almacenar en cada banco.

La mayora de los sistemas RAID incorporan memoria cach de lectura, lo quepermite incrementar hasta en 300 veces los tiempos de acceso.

Dispositivos y libreras pticas:

El almacenamiento ptico ha evolucionado en los ltimos aos con lareduccin de los tamaos de las unidades y de sus precios. Sin embargo, su

punto dbil sigue siendo el tiempo medio de acceso, que por lo general no esmenor de 35 ms., comparado con los discos duros o sistemas RAID, que lleganhasta los 6-7 ms.

Actualmente existen unidades magneto-pticas de 3.5" de hasta 128 MB., yunidades de 5.25" de 650 KB., 1 GB., 1.3 GB. y hasta 1.5 GB.

El mayor problema es la incompatibilidad existente entre algunos fabricantese incluso entre dispositivos ya que, por ejemplo, la mayora de las unidadesde 1 GB., no son capaces de leer el formato ms antiguo, de 650 KB. Esto ha

sido superado con las unidades de 1.3 GB.Hay unidades de tipo WORM (una sola escritura, mltiples lecturas), que pocoa poco estn siendo reemplazadas, por las nuevas unidades magneto-pticasque, al tener una capacidad "multifuncin", les permite trabajar concartuchos tipo WORM.

La gran ventaja de estas unidades, frente a los discos duros, es el bajo costepor megabyte, dado el precio de los cartuchos. Por ello, su uso ptimo es elde grandes libreras o archivos, especialmente de bibliotecas de imgenes,archivo documental, etc.

Para ello se han diseado las libreras o jukebox, con capacidades dealmacenamiento desde 6,5 GB hasta 300 GB., en funcin del tipo de cartuchoy del nmero de los mismos.

Estos dispositivos son verdaderos autmatas, que se encargan de seleccionarel cartucho requerido e insertarlo en la unidad magneto-ptica, y retirarlo dela misma cuando se requiere otro cartucho diferente.

Algunos incluso integran varias unidades magneto-pticas, lo que permitereducir los tiempos de acceso, ya que por lo general, el tiempo de cambio deun cartucho suele ser de menos de 10 segundos.


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Para el acceso a la informacin de los jukebox, se crean sistemas de ficherosvirtuales (VFS o Virtual File System), por los cuales, el usuario accede aljukebox como si se tratase de un gran disco duro, de capacidad igual a la dela suma de las capacidades de todos los cartuchos (dos caras por cada uno)insertados en el propio jukebox.

Otra forma de uso de los jukebox se denomina HSM o "Hierarchical StorageManagement System", que podemos traducir como sistema de gestin dearchivo automatizado, que automticamente gestiona el sistema de ficherosalmacenados en discos duros, de modo que los ficheros menos utilizados sonalmacenados en el jukebox, dejando el espacio libre para otros ficheros queson requeridos con mayor frecuencia. Si los ficheros del jukebox sonrequeridos de nuevo, vuelven a ser traspasados al disco duro.

Por ltimo estn apareciendo dispositivos tipo jukebox que integran unainterfaz Ethernet en lugar de SCSI, y un sistema de manejo de los ficheros tipo

NFS, lo que permite su integracin en la red como si se tratara de un servidorde ficheros ms, con las ventajas evidentes de evitar el sofisticado softwarerequerido para el manejo de los jukebox SCSI.

Ya existen tambin libreras de CD-ROM, y aunque su uso no esta muyextendido, podemos esperar un gran desarrollo de este tipo de dispositivos,en un tiempo muy breve.

Por supuesto tampoco podemos olvidar los nuevos dispositivos "floptical", quepermiten, mediante la combinacin de tecnologas pticas y magnticas,

almacenar hasta 21 MB en disquetes de 3.5", del formato que hasta ahora slohaba sido capaz de almacenar hasta 2.88 MB.

Unidades y libreras de cinta:

Evidentemente, los dispositivos por excelencia para el archivo de lainformacin, y especialmente para su conservacin como medida de seguridad(copia de los datos existentes en otros tipos de dispositivos), siguen siendo lasunidades magnticas o de cinta. La razn fundamental, su precio, el menor deentre todos los dispositivos de almacenamiento actuales.

Desde los conocidos sistemas de bobina abierta como las unidades de 9 pistas(1/2") con capacidades de hasta 220 MB., se ha evolucionado pasando por:

Unidades QIC (1/4"), tradicionales cartuchos con capacidades desde 60 MBhasta 4 GB. y velocidades de transferencia de hasta 5 Megabytes porsegundo.Unidades DAT de 4 mm., con capacidades de hasta 16 GB. y velocidad detransferencia de hasta 1,5 MB/seg., preparadas para realizar a granvelocidad la bsqueda de los datos.Unidades de cinta de 8 mm., de hasta 25 GB., y velocidad de transferenciade hasta 500 Kbytes por segundo.


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Pero donde se ha producido una mayor evolucin, al igual que en el caso delos dispositivos magneto-pticos, ha sido en los jukebox de cintas, tambindenominados libreras de cintas o "stackers".

Existen libreras de cintas de 4 y 8 mm., cuyo funcionamiento es sumamente

parecido, con capacidades de 8, 16, 32 y hasta 40 cintas, llegando, en algunoscasos, a cientos de cintas.

Se trata de sofisticadas robticas, de grandes prestaciones, que incorporanincluso varios canales SCSI para el acceso simultneo de varios hosts, quesuelen utilizarse con sistemas HSM, para el archivo y migracin automatizadade ficheros.

Con estos mecanismos, se logran capacidades de almacenamiento y backup dehasta 4 o 5 Terabytes.

Algunos de estos dispositivos permiten incluso realizar duplicados automticosde cintas, sin necesidad de transferir los datos al host.

ATM:

Si, pero para cuando?Introduccin:

Desde hace muy pocos meses, y casi sin saber muy bien de que hablamos, ATMson palabras mayores y muy repetidas. Sin embargo, la realidad de ATM esmuy distinta, en parte por su complejidad y conocimientos requeridos para suadecuada instalacin, uso, y gestin; y por otro lado, por la falta denormalizacin y las consecuencias que ello ocasiona.

El "ATM Forum", organismo fundado en 1991 por compaas que deseaban

fabricar y comercializar productos ATM, tuvo que tomar cartas en el asunto dela normalizacin, debido a que las organizaciones internacionales (ITU-TSS,antes CCITT), no llegaban a tiempo.

Como consorcio de empresas privadas, no puede "establecer normas", pero sque puede acelerar el uso de productos y servicios ATM, logrando la rpidaconvergencia de especificaciones de interoperatibilidad y promoviendo lacooperacin de la industria, entre otras actividades. Esa aceleracin yunificacin conlleva la posterior propuesta de normas "de facto", al ITU-TSS,para su aprobacin.


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Las redes de modo de transferencia asncrona (Asynchronous Transfer Mode,ATM), surgen en 1986 como idea de un grupo de ingenieros de compaastelefnicas, como respuesta a una demanda de redes ms rpidas y de mayorancho de banda, para acomodarse a los crecimientos en los tamaos deficheros y aplicaciones experimentados en el sector.

Los primeros resultados se hicieron pblicos en 1988, con la publicacin, porparte de CCITT, de unos estndares como parte de los "libros azules", relativosa una familia de redes troncales digitales basadas en fibra y con estrategiasde multiplexado y conmutacin para conectar dichos troncales.

Los troncales digitales de gran ancho de banda formaban una familia deenlaces de fibra conocidos como SDH (Synchronous Digital Hierarchy), tambinconocidos como SONET.

ATM es la tecnologa empleada en SDH y SONET, para el multiplexado y la

conmutacin, un mtodo para construir y operar redes, muy diferente a todaslas tecnologas anteriores.

Tecnologa:

ATM pretende resolver dos problemas: mayor ancho de banda y rpidaconmutacin que permita tomar bits de un enlace y llevarlos velozmente aotro enlace de la misma red.

Hasta la llegada de ATM, la clase de red implementada por una organizacin,

dependa fundamentalmente de las distancias. Si las distancias son cortas, seemplean redes tipo LAN (red de rea local). Para distancias mayores, seemplean enlaces WAN e incluso MAN. El problema, evidente, es que losequipos empleados en la LAN no son directamente operativos en la WAN oMAN, y se hace necesario el uso de una tecnologa instalada entre ambas,como routers, con el consiguiente cambio de protocolos.

ATM, en cambio, se basa en enlaces SONET, constituyendo una familia deimplementaciones de hardware, software y protocolos interoperables yestndares, que pueden proporcionar mayor ancho de banda cuando serequiera. Al basarse en las tecnologas de multiplexado y conmutacin, se

logran redes con unos retrasos insignificantes extremo a extremo.

La combinacin de ATM y SONET proporciona las ventajas del gran ancho debanda de la fibra, y la velocidad de los nodos de la red, que depende solo dela capacidad de los propios sistemas. Por tanto, la filosofa de ATM es muysimple: una vez establecida la forma mas eficiente de enviar bits de un puntoa otro de la red, no puede existir sistema o aplicacin que pueda requerirmayor ancho de banda o menores retrasos.

La gran ventaja de ATM, su magia, es su potencial habilidad para mezclardiferentes tipos de redes (voz, vdeo, datos, ...) en una gran red fsicamenteno canalizada. Este mtodo de multiplexar clulas ATM define el concepto de"modo de transferencia asncrona", donde asncrona se refiere a la habilidad


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de la red de enviar datos asociados con una conexin slo mientras existandichos datos.

En contraste, las redes canalizadas envan cadenas de bits para mantener laconexin o canal, a pesar de que no existan datos que transmitir en ese

momento. Es la esencia de las redes sncronas.

A diferencia de las redes sncronas, especializadas para undeterminado tipo de trfico o servicios, en ATM el trfico esenviado en funcin de la demanda: si no hay trfico, no hay"consumo" de ancho de banda, y por tanto no es dependiente delservicio. Es muy flexible y eficiente: se ajustan fcilmente y losrecursos previamente asignados a una conexin de audio, seemplean luego para datos.

ATM se basa en conexiones, no en canales, tal y como se hace enlas tradicionales tcnicas de multiplexado por divisin en eltiempo.

La unidad de intercambio de datos es la clula, definida como unbloque de informacin de longitud fija, en concreto 53 bytes:cabecera de 5 bytes, y seccin de informacin de 48 bytes(denominadapayloado carga til). Los bytes son enviados a lared uno a uno, en secuencia, y el propietario de la clula sedetermina por la informacin existente en la cabecera de la

propia clula.

VPI: Identificador de CaminVCI: Identificador de CanalPT: Tipo de Carga tilCLP:Clula de Baja PrioridaHEC:Control de Errores de

La estructura de la cabecera de la clula ATM es la misma que la cabecera dela "B-ISDN User-Network Interface (UNI)", empleada en las comunicacionesRDSI.

La multiplexacin de ATM ofrece una ventaja adicional, y es la posibilidad deque trabaje tanto en modo de circuitos como de paquetes. El modo decircuitos (por ejemplo, voz), se denomina tambin CBR o "Continuous BitRate"; el modo de paquetes, casi siempre datos, es denominado VBR

("Variable Bit Rate"). De este modo, se logra compatibilidad con elequipamiento de red existentes, as como con todos los servicios de red.

Las conexiones ATM, denominadas circuitos virtuales, pueden serpermanentes (PVC o Permanent Virtual Circuit), que operan como una lneafsica dedicada, creando una conexin permanente entre dos puntos de la red;o pueden ser conmutados (SVC o Switched Virtual Circuit), equivalentes a losde la red telefnica, donde las conexiones entre dos puntos de la red seestablecen dinmicamente para cada transmisin.

Las clulas ATM son encaminadas entre dos puntos de la red a travs de

canales virtuales (VC o Virtual Channel) y caminos virtuales (VP o VirtualPath). Un canal virtual es la conexin entre dos entidades finales ATM, y ello


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conlleva el establecimiento de todos los enlaces necesarios para crear lacomunicacin entre dichas entidades.

Los caminos virtuales son grupos de canales virtuales que conectan dos puntosfinales, incluyendo todos los enlaces asociados a travs de la red ATM. Son un

medio muy conveniente para agrupar el trfico de todos los canales virtualescon idntico destino.

Las diferentes funciones de la arquitectura ATM se distribuyen en capas quepermiten una mejor gestin y convergencia de todas las funciones.

La capa fsica ATM define las interfaces y los protocolos de las tramas para lared ATM. Las implementaciones actuales soportan velocidades de 34Mbits/seg. (E3), 45 Mbits/seg. (T3), 155 Mbits/seg. (OC-3), 1.544 Mbits/seg.(T1), 622 Mbits/seg. (OC-12). Aunque los lmites an no se han establecido, ypor tanto esto son slo algunas muestras de las posibilidades que se ofrecen.

La capa fsica se subdivide en dos subcapas: PM (Physical Medium o mediofsico) y TC (Transmission Convergence o convergencia de transmisin). Lasubcapa PM proporciona las funciones de transferencia de bits y por tanto esespecfica al medio empleado, mientras la subcapa TC controla la transmisinde las tramas a travs del medio fsico.

La subcapa TC es el nivel ms bajo y realiza cinco funciones especficas:

1. Generacin/reconstruccin de la trama de transmisin, es decir,empaqueta las clulas en las tramas de transmisin (lado emisor) y lasdesempaqueta (lado del receptor).

2. Adaptacin de la trama de transmisin, dado que los procesossiguientes requieren conocer el esquema de entramado empleado en elenlace.

3. Delimitacin de las clulas, de modo que el receptor reconozca loslmites de cada clula en la cadena de bits.

4. Secuencia de generacin/verificacin del HEC. El control de errores enATM se emplea slo en la cabecera de la clula, y se denomina controlde errores de cabecera (HEC o Header Error Control). A travs de unslo byte, con posibilidad de correccin de errores de un solo bit. Con

su verificacin se logra que clulas fallidas sean conmutadas a destinosinadecuados.5. Cell Rate Decoupling: Un servicio de datos a rfagas puede perder

mucho tiempo sin transmitir datos, y en otros momentos puedeintentar enviar gran cantidad de datos al mismo tiempo (rfagas).Durante los perodos de inactividad, la capa TC insertar clulas"vacas", en el lado del emisor, que sern retiradas en el lado receptor.Slo las clulas "no vacas" son pasadas a la capa ATM.

La capa ATM define la estructura de la clula ATM y la sealizacin a travsde las conexiones en una red ATM. Esta capa tambin crea las clulas ATM y

permite el establecimiento y "destruccin" de las conexiones virtuales (VC yVP) en la red.


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Como corazn de la red ATM, esta capa la define:

1. La capa ATM multiplexa (mezcla) clulas a travs de un mismo enlacefsico. Las clulas se distinguen en los nodos de la red (conmutadoresATM), y en los equipos destinatarios, porque los campos de la cabecera

identifican los caminos virtuales y los canales virtuales.2. La capa ATM traslada un identificador de camino virtual (VPI o VirtualPath Identifier) y un identificador de canal virtual (VCI o VirtualChannel Identifier) entrantes, en un enlace al par correcto VCI/VPIpara el enlace de salida. Los valores se obtienen de una tabla en elconmutador, que previamente haba sido obtenida en el momento de laconexin por mensajes de sealizacin.

3. En los extremos de la red, la capa ATM genera e interpreta lascabeceras de las clulas, y slo el campo de "payload" es pasado a lascapas superiores.

4. La capa ATM proporciona un mecanismo control de flujo genrico (GFCo Generic Flow Control) para el acceso al medio.

La capa de adaptacin al medio (AAL) esta diseada para proporcionar laconversin en clulas de los diferentes tipos de paquetes, necesaria paraacomodar la mezcla de tipos de datos en una misma red. La AAL realiza lasfunciones de segmentacin y reensamblado que componen la informacin delas capas de niveles superiores, como paquetes de datos de longitud variableen clulas ATM de longitud fija. Esta capa tambin gestiona el control detiempos para las transmisiones y maneja clulas perdidas u ordenadasincorrectamente.

Hay cinco versiones de la capa de adaptacin al medio:

- AAL1 soporta servicios CBR, orientados a conexin y trfico sncrono, paraservicios de voz y vdeo sin comprimir, emulacin de circuitos, en los que serequiere una fuerte sincronizacin entre el emisor y el destinatario, pero avelocidades fijas.

- AAL2 soporta servicios VBR, orientados a conexin y trfico sncrono, paraservicios de voz y vdeo comprimidos, donde la sincronizacin entre el emisory el destinatario tambin es importante, pero la velocidad es variable.

- AAL3/4 proporciona servicios para comunicacin de datos, tanto orientadosa conexiones como sin ellas, de trfico asncrono. Permite el empleo de ATMcon funciones de LAN (transferencia de ficheros, backup, ...), en generaltransferencias cortas pero con grandes rfagas de datos.

- AAL5, por ltimo, es una versin ms eficiente de la AAL3/4, diseada paralos requerimientos de redes locales de alta velocidad (paquetes, SMDS, ...),sin conexin y con servicios VBR.

En el futuro, se podrn especificar otros niveles, para cumplir con nuevos

requisitos.


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Las funciones AAL estn organizadas en dos subcapas lgicas: la subcapa deconvergencia (CS o Convergence Sublayer) y la subcapa de segmentacin yreensamblado (SAR o Segmentation and Reassembly Sublayer). La subcapa CSopera en el punto de acceso del servicio y encapsula cualquier tipo de datosen un formato compatible ATM. Su configuracin es dependiente del servicio

de acceso (Frame Relay, SMDS, Cell Relay Service, ...).

La funcionalidad de las subcapas de convergencia y SAR debe de serproporcionada en el equipamiento del cliente, como routers, DSU o gateways.

El punto ms crtico, por el momento, todava sin normalizar, y donde sepresentan incompatibilidades entre productos de diferentes fabricantes, es lagestin de la configuracin y el trfico, absolutamente imprescindibles en unared de alta velocidad para llegar a prestaciones ptimas. Ello esabsolutamente necesario en redes grandes donde se soportan multitud detipos de datos, gran nmero de usuarios, mezclas de protocolos, y variedad de

aplicaciones. Aunque estn surgiendo estndares, deben estar completamenteresueltos antes de que ATM sea una solucin totalmente viable.

Aplicaciones y productos:

Como hemos visto, ATM puede ser la panacea, pero sin duda falta mucho porhacer y, sobretodo, normalizar.

Todos los tipos de redes actuales, LAN, WAN, MAN, y probablemente futuras,tienen su cabida dentro de una red ATM, y deben de considerarse

complementarias.Aplicaciones, por tanto, todas: multimedia, videoconferencia, emulacinLAN/WAN/MAN, redes pblicas y privadas, y todo tipo de servicios quequeramos imaginar.

Productos, evidentemente hay que considerar las tarjetas adaptadoras, paratodo tipo de buses: ISA, EISA, PCI, MCA, VME, S-Bus. No son muchas lascompaas que en este momento las ofrecen: Fore, INTERPHASE, NET, Sun ySynOptics. Las mayores diferencias, adems de los buses y sistemas operativospara los que estn preparadas, sus prestaciones reales. Aunque ATM pueda

ofrecer 155 Mbits/seg., la mayora de los productos ofrecidos, bien por lossistemas en los que se emplean, bien por el diseo de las propias tarjetasadaptadoras, no llegan ni al 75% de esas velocidades.

Por supuesto, hay versiones de velocidades inferiores, incluso con cableado decobre (51, 100 y 155 Mbits/seg.), incluso algn fabricante, como INTERPHASE,ofrece tarjetas en las que el mdulo de adaptacin al medio fsico esindependiente, por lo que se puede ir creciendo en velocidad aprovechandoparte de la inversin de la tarjeta. Hay que tener en cuenta que el precioactual medio de una tarjeta ATM ronda las 350.000 Pesetas.

El mayor problema es el precio de los conmutadores, que hacen las funcionesde "concentradores, multiplexores y conmutadores", si deseamos compararlos


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a equipos usados en otros tipos de redes ms conocidas. En la actualidadtienen una valor medio de unos 7.000.000 de pesetas, en funcin del nmerode puertos. Estamos hablando de productos de muy altas prestaciones, perofundamentales para el uso de esta tecnologa, y de los que pocas firmasdisponen en estos momentos: Fore, NET, SynOptics.

Sin duda, los precios son realmente exagerados, y ello se debe a los altoscostes de inversin para llegar a un producto final, del que slo se hanvendido unas pocas unidades en el ltimo ao. Se calcula que existen, en todoel mundo, menos de dos millones de nodos ATM, muchos de ellos en laspropias compaas suministradoras, en universidades, laboratorios, ... Ello nosda la respuesta de la razn de tan altos precios.

Por otro lado, cuando se pretende conectar una sola estacin a la red ATM, oincluso varias sin que se requiera una comunicacin local entre ellas, el usode un conmutador es extraordinariamente desorbitado, y por el momento slo

un fabricante a ofrecido una solucin vlida. La solucin de INTERPHASE sebase en el uso de fibra monomodo para la conexin directa de una estacin detrabajo situada hasta 30 Km. de distancia del conmutador de la compaasuministradora de la red pblica ATM.

Tecnologas competitivas:

Evidentemente, ATM tiene sus limitaciones.

Ya hemos visto la ms importante, por el momento, el precio, pero hay quecontar con la dificultad de su tecnologa, en parte debido a la multitud deservicios para la que ha sido diseada, pero tambin es importante reconocer

el poco tiempo que ha sido probada, especialmente en grandes redes, y ladificultad para su implementacin en los equipamientos de redes actuales,


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por ser un concepto totalmente diferente. Y por ltimo, dado que ATM esbueno para muchas cosas, ello no necesariamente implica que sea lo mejor nilo mas apropiado en cada caso.

En realidad tampoco podemos afirmar que haya tecnologas que compitan, por

el momento, con ATM. Y ello es as, en gran medida dado que ATM cubremuchas facetas actuales, y ocurrir lo mismo con las futuras, muchasemergentes en la actualidad: Fast Ethernet es un claro ejemplo.

Podemos mencionar algunas, sin embargo: SMDS (Switched Multi-megabit DataServices), PTM (Packet Transfer Mode o modo de transferencia de paquetes),y en algunos casos Isochronous Ethernet y FDDI-2/FFOL.


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Conmutadores:

Tecnologas en que se basan

Introduccin:

Los conmutadores son sofisticados dispositivos que, como hemos visto enartculos anteriores, nos permiten reducir la saturacin de nuestras redes, abase de "segmentar" las mismas, reduciendo el nmero de puestos o nodosconectados a cada segmento, y ampliando por tanto el ancho de bandadisponible para cada uno de ellos.

Para lograr este objetivo, se emplea un hardware complicado acompaado deun firmware muy especfico, capaces de procesar a gran velocidad todos los

paquetes que pueden llegar por los diferentes puertos y evitar la prdida deninguno de ellos, y al mismo tiempo reproducirlos slo en los puertosdestinatarios adecuados.

Para ello, diferentes fabricantes emplean arquitecturas propietarias, amenudo con bastantes puntos de coincidencia, dado que los objetivos sonidnticos, y a veces con caractersticas especficas que los hacen muydiferentes, y que marcan por tanto las diferencias de prestaciones entre unosy otros equipos.

En estas lneas, vamos a estudiar dos sistemas muy diferenciados, empleadospor dos fabricantes de equipos muy diferentes entre s, como ejemplosdiversos de sofisticadas soluciones a idnticos problemas.

Arquitectura de memoria compartida:

El primero de los sistemas, denominado "arquitectura de memoria compartida"(o shared memory architecture), desarrollado por ALANTEC, se fundamenta enun diseo simple, eficiente, flexible, gestionable y sobretodo, potente.

ALANTEC fue creada en 1987 con el claro objetivo de ayudar a las redes

colapsadas a incrementar sus prestaciones sin modificar sus estructurasbsicas ya existentes. Su producto, denominado PowerHub es una completafamilia de conmutadores/concentradores inteligentes, basadosfundamentalmente en software, con algoritmos de enrutamientomultiprotocolo. Adems, una de sus caractersticas fundamentales, es quepermiten soportar gran variedad de diferentes tipos de redes: Ethernet, FastEthernet, Full Duplex Ethernet, Full Duplex Fast Ethernet, FDDI, y ATM.

El modelo de "procesador de paquetes" empleado por ALANTEC, implica quetodos los paquetes recibidos, independientemente de su destino, sondepositados en una memoria compartida, donde sern examinados por elprocesador y desde donde se tomarn las decisiones de reenvo. Por lo tanto,el software PowerHub puede transmitir un paquete usando cualquier tcnica


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de bridging, routing o filtrado que pueda ser expresada mediante un algoritmode programacin.

La simplicidad del esquema de memoria compartida incrementa la eficaciadel hardware y el software, ya que facilita su estructura de "pipeline" y el

mtodo "solapado" de conmutacin de paquetes, en el que no se pierde anchode banda a causa de tiempos asociados con arbitraje, carga de trabajo, ysimilares, que frecuentemente van asociados a estructuras de bus compartido.Adems, los paquetes recibidos en la memoria compartida pueden serreenviados directamente hacia sus destinos, sin necesidad de copiarlos, anen casos de paquetes "broadcast" y "multicast".

La flexibilidad le es inherente por varias razones. La memoria compartidapuede ser empleada de forma jerarquizada para proporcionar inteligenciadistribuida en sistemas de alto ancho de banda, lo que naturalmente soportamodelos de multiproceso, que pueden ser construidos con una gran variedad

de tecnologas de memoria, en funcin de puntos de vista decoste/prestaciones.

Las arquitecturas de memoria compartida son un camino directo paraproporcionar muchas caractersticas de gestin de redes. Dado que cadapaquete es examinado y que cada decisin de transmisin es tomada por elpropio software, se pueden establecer complejas estadsticas, filtros deseguridad, y monitorizacin de puertos, con suma facilidad. Adems, dichascaractersticas no se limitan al hardware diseado, sino que pueden serincorporadas con posterioridad en funcin de las nuevas necesidades y

experiencias de los clientes.Por ltimo, la arquitectura de memoria compartida es poderosa: Losdiseadores de hardware entienden la dificultad del ancho de bandacompartido en un entorno determinado, adems de su alto precio, porejemplo en un cableado Ethernet o un anillo FDDI. Sin embargo, el ancho debanda es ms barato en una "caja", por ejemplo en el bus de un "backplane" ocircuito impreso. La arquitectura de memoria compartida de ALANTEC empleaeste principio avanzando incluso un paso respecto del mismo, al proporcionarel ancho de banda compartido a nivel de circuitos integrados, empleandomemorias cach de altas prestaciones y una interfaz de "memoria compartida

multipuerto".

Elemento fundamental de un procesador de paquetes inteligente, adems delancho de banda, es la potencia de proceso. El ancho de banda se requiere enlos buses y en la memoria para "mover" paquetes entre los puertos, mientrasque la potencia de proceso es fundamental para examinar y modificar lascabeceras de los paquetes transmitidos, uno a uno, as como para permitirrealizar estadsticas y proporcionar otras funciones de importante valoraadido.

La "maquina" de proceso de paquetes basada en software emplea CPUs RISC

de muy altas prestaciones, con la ventaja de su excelente escalabilidad yflexibilidad, a un valor efectivo coste/prestaciones.


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Como se ha mencionado antes, la solucin software conlleva importantesventajas aadidas, como es la posibilidad de actualizar los protocolos,depurar errores, etc. El inconveniente puede ser su capacidad deproporcionar las prestaciones adecuadas, lo que se soluciona con unequilibrado y depurado diseo del hardware, con CPUs distribuidas que

suministren potencia en los puntos que lo requieren del dispositivo.

Es importante, como parte de ese diseo equilibrado, que el sistema no puedaser bloqueado. Ello implica que sea capaz de suministrar un ancho de bando losuficientemente elevado como para que puedan ser reenviados todos lospaquetes cuando todos los puertos suministran el mximo trfico que soncapaces, en funcin del tipo de red al que estn conectados. Este punto"mximo" de trfico ocurre, por lo general, cuando los paquetes son de lalongitud mxima permitida, ya que en dicho caso la carga de protocolo esminimizada.

Los dispositivos de ALANTEC han sido diseados siguiendo la norma de que nosean "bloqueables", aunque en algunos casos, el propio usuario puedeconfigurarlos para que lo sean, por ejemplo como una forma de reducir elcoste del sistema, por puerto, cuando no se desea que todos los segmentospuedan operar a su mxima velocidad.

Evidentemente, todos estos dispositivos emplean, forzosamente, ya quepermiten conmutar trfico entre puertos de diferentes velocidades, el mtodo"store and forward".

Adems de la memoria compartida, es una caracterstica importante de estosdispositivos, como ya ha sido mencionado, el uso de unidades procesadorasdistribuidas, diseadas en funcin de las necesidades de cada tipo de interfazfsica, con diferentes "canales de paquetes", procesadores de diferentepotencia, diferente ancho de banda y tamao de la memoria compartida,etc., lo que conlleva sus evidentes posibilidades de ampliacin, segn lasnecesidades de cada caso. Se emplean varias unidades procesadoras deentrada/salida, y varias unidades procesadoras que ejecutan los algoritmos deproceso de paquetes y de gestin SNMP.

En el caso de los productos PowerHub actuales, cada "canal de paquetes"

tiene un ancho de banda de 800 Mbps., con transferencias en modo depalabras o bloques, siendo el numero de canales variable en funcin delmodelo.

La arquitectura del software o ms bien firmware ha de ser capaz degestionar las diferentes fuentes de carga de trabajo sin permitir el colapso delequipo, como son el proceso de interrupciones, la conmutacin de contextos yel bloqueo/desbloqueo de estructuras de datos.

En concreto, el software ha de ser capaz, con la llegada de cada paquete, derealizar las siguiente funciones, sin generar retrasos no autorizados:

Determinar que el paquete ha sido recibido.


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Verificar que el paquete no contiene errores.Actualizar las estadsticas de recepcin.Determinar si el paquete ha de sufrir bridging o routing.Determinar el destino del paquete.Ejecutar el algoritmo de bridging.Verificar las tablas y aprender las direcciones.Realizar el filtrado lgico.Seguridad: grupos de trabajo, bloqueo de direcciones, ...Ejecutar el algoritmo de routing.Buscar en las tablas de routing.Actualizar la cabecera MAC.Actualizar la cabecera IP.Verificar casos especiales.Spanning-Tree.ARP.RIP.TCP/Telnet.SNMP.ICMP PING.etc.Guiar el paquete hacia la interfaz de transmisin apropiada. Proporcionar

los buffers "limpios" a la interfaz de recepcin. Actualizar las estadsticas detransmisin. Determinar cuando ha sido completada la transmisin.Verificar que no hay errores. Actualizar las estadsticas de errores.Reclamar los buffers de transmisin.

En ltimo lugar, cabe destacar la importancia de un backplane ampliable, quesea capaz de, no solo alimentar a cada tarjeta, sino tambin hacerle llegar uncanal de paquetes. De este modo, se mantienen totalmente cubiertas lasnecesidades de crecimiento de ancho de banda de la red, con ampliacionesdinmicas y especficas del PowerHub.

Existe adems la posibilidad de aadir un acelerador de paquetes, compuestopor un par de CPUs adicionales, adems de memoria compartida adicional, loque incrementa enormemente la capacidad de proceso de paquetes delsistema.

Otras caractersticas importantes de estos equipos son su modularidad, susfuentes de alimentacin redundantes, unidades de refrigeracin redundantes,y la posibilidad de insertar y extraer sus mdulos (incluso fuentes dealimentacin y unidades de refrigeracin) sin apagar el equipo, y por tantomanteniendo su funcionamiento.


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ALANTEC fabrica tambin un sofisticado equipo, denominado PowerBits, quees el nico equipo de chequeo y evaluacin de la industria que proporciona lasprestaciones y flexibilidad adecuadas para permitir la verificacin precisa de

dispositivos de internetworking de altas velocidades y varios puertos comopuentes, encaminadores, y conmutadores. Este dispositivo es capaz degenerar hasta 6 redes Ethernet y FDDI, inundarlas de paquetes y "contarlos"segn llegan de vuelta, hasta un lmite de 90.000 paquetes por segundo. Estedispositivo se encuentra en la mayora de los laboratorios de investigacin ydesarrollo de universidades, as como en los de los grandes fabricantes dedispositivos de redes.

Algunos de los clientes ms destacados de ALANTEC son: AMOCO, AT&T,Boeing, Brooktree, Cisco, DEC, DHL, GEC, Microsoft, Motorola, Novell, Oracle,OSF, Rockwell, SGI y Synoptics.

Arquitectura "Clear Channel":

Grand Junction Networks es el lder en conmutacin Ethernet y Fast Ethernet,y de hecho fue el primer fabricante, en el ao 1992, en utilizar estastecnologas con productos concretos en el mercado, con su familia deFastSwitch.

Grand Junction Networks fue fundada en 1992, partiendo de un grupo dedirectivos, procedentes, en su gran mayora, de 3Com.


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La arquitectura "Clear Channel" (o "canal limpio"), est construida alrededorde la idea de suministrar una conexin Ethernet de 10 Mbps. dedicada o"privada" a cada nodo de la red o cliente, y de 100 Mbps. a cada servidor. Lospuertos privados de 10 Mbps., se denominan "puertos Ethernet personales", ysoportan slo una estacin o direccin de red.

La arquitectura Clear Channel implementa tres modos distintos deconmutacin de paquetes:

1. Store and Forward (almacenar-transmitir): Es el mtodo tradicional debridging, en el que cada paquete es recibido por completo yalmacenado internamente antes de que se inicie su transmisin. Ellogarantiza que no se producen transmisiones de paquetes con errores.

2. FastForward (envo rpido): Es un mtodo basado en el modo "cut-through" (cortar-continuar), en el que se inicia la transmisin tanpronto como ha sido recibida la direccin destino, minimizando as eltiempo de latencia a 30 m s para los puertos Ethernet personales y a 7m s para los puertos Fast Ethernet.

3. FragmentFree (liberacin de fragmentos): Es otro mtodo basado en elmodo "cut-through"; se trata de un compromiso que evita el reenvo dela mayor parte de los paquetes errneos, reduciendo al mismo tiempola latencia en la mayora de ellos. Con este mtodo, se espera a recibirlos primeros 64 bytes, que es la franja de tiempo en la que ocurren lascolisiones de fragmentos, es decir, durante los primeros 51,2 m s de larecepcin de los paquetes (ventana de colisin o "collision window").

La arquitectura Clear Channel es una plataforma de conmutacin de altas

prestaciones, con las caractersticas siguientes:


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Puertos Ethernet privados para clientes y servidores.Puertos Fast Ethernet privados para conexiones a servidores y clientes dealtas prestaciones.Conexin en modo "bridge" al backbone.Controladores propietarios Ethernet y Fast Ethernet de muy altas

prestaciones.Bus de intercambio de paquetes de 1 Gbps.Memoria buffer de paquetes de 3 Mbytes.Controlador de memoria de altas prestaciones.Hardware de bridging con 3 modos de trabajo.Subsistema de control integrado.Implementacin altamente integrada y efectiva en coste.

Los controladores Ethernet y Fast Ethernet, aunque propietarios, cumplenrigurosamente las correspondientes normas IEEE, y han sido optimizados parafunciones de conmutacin multipuerto, por lo que son soluciones altamente

integradas y de prestaciones superiores a otras no especializadas. Operansiempre en modo "promiscuo", es decir, que no realizan ningn tipo de filtradoa nivel del controlador. Todos los procesos de aprendizaje y comparacin dedirecciones, y toma de decisiones de reenvo o rechazo de paquetes sonrealizadas por la maquina de transmisin o "forwarding engine".

La memoria de paquetes es parte fundamental de la arquitectura ClearChannel, y consiste en 3 MB. de RAM dinmica. Todos los paquetes sonrecibidos y enviados hacia/desde la misma, independientemente del modo deconmutacin seleccionado. Un paquete permanece en la misma localizacin

de memoria hasta que todos los puertos que lo reenvan han terminado dichaoperacin, por lo que en ningn momento son copiados o movidos a otradireccin de memoria.

La utilizacin de la memoria de paquetes, medida como el nmero depaquetes residentes en la memoria, en un momento dado, depender delsistema operativo de la red, del ratio cliente/servidor, y de los protocolosusados. Su utilizacin tiene lugar cuando los paquetes son enviados a unpuerto a una velocidad mayor de la del puerto al que han de serretransmitidos, o bien si este ltimo esta ocupado.

Diversas pruebas de sistemas operativos, estructuras de red, y entornossoftware/hardware en general, dieron como resultado la adopcin de 3 MB.como memoria suficiente para cubrir la peor de las situaciones de congestin.

Los controladores Ethernet acceden a la memoria de paquetes a travs de unbus de alta velocidad denominado bus de intercambio de paquetes (PacketExchange Bus), cuya velocidad mxima es de 1.04 Gbps., lo que supone msdel doble del ancho de banda mximo usado por los actuales productos deGrand Junction Networks.


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El acceso al bus de intercambio de paquetes es arbitrado en forma de"pipeline", de modo que no se producen prdidas de ancho de banda debidas aretrasos provocados por el propio arbitraje.

El corazn de la arquitectura "Clear Channel" es la mquina de transmisin o"Forwarding Engine", totalmente implementada en hardware: aprendizaje ycomparacin de direcciones, ordenacin de los paquetes en colas, gestin dela memoria para los paquetes, y decisiones de transmisin/filtrado. Tambinse ocupa de la acumulacin de datos para las estadsticas.

Al recibir un paquete, la mquina de transmisin monitoriza la direccinfuente del paquete, con lo que aprende la direccin de la estacin que loenva, que es automticamente aadida a la tabla de direcciones. Esta tablaasocia cada direccin a un puerto al que esta conectado. Dicha direccintambin puede ser aadida manualmente cuando se configura un puerto en

modo de "direccionamiento seguro".Tan pronto como se inicia la recepcin de un paquete, la mquina detransmisin se encarga de asignarle una seccin de la memoria de paquetes,del mismo modo que se encarga de liberarla cuando el paquete ha sidoretransmitido satisfactoriamente.

Sin embargo, la funcin ms importante de la mquina de transmisin es, sinduda, la propia retransmisin de los paquetes. Cuando se inicia la recepcindel paquete, se determina si ha de ser reenviado o no, en funcin de ladireccin destino, contenida en los primeros seis bytes del paquete. Se

compara la direccin con la tabla interna, para decidir si ha de ser reenviadoo rechazado (filtrado). Es rechazado si su direccin destino no coincide con la


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direccin de ninguno de los puertos personales ni con las de las tablas de lospuertos de red. Los paquetes multicast y broadcast son enviados a todos lospuertos.

Antes de iniciar el reenvo de un paquete, se espera a que se haya recibido el

nmero de bytes adecuado segn el modo de conmutacin seleccionado. Si elpuerto destino est libre, se inicia el reenvo inmediatamente, o si no, elpaquete es puesto en "lista de espera".

Las estadsticas pueden ser generadas fcilmente mediante la monitorizacindel bus de intercambio de paquetes, que permite contar las longitudes de losmismos, as como el nmero de paquetes retransmitidos y filtrados.

En una red compartida, es muy fcil monitorizar la actividad de la red y lasconversaciones que tienen lugar en un determinado segmento, conectando almismo un analizador. Con las redes conmutadas, slo hay una estacin por

segmento, por lo que el anlisis de la red es un problema. Con la arquitectura"Clear Channel" se puede configurar un puerto para que reciba el trfico deuno o todos los puertos restantes, y es lo que se denomina modo demonitorizacin de puertos. A este puerto se puede conectar cualquieranalizador de red.

Los productos de Grand Junction Networks son usados por importantescompaas como: AT&T, DDB, Evening Standard, Fujitsu, Intel, NEC, NipponTelephone & Telegraph, Northern Telecom, Quantum, Sony, SunMicrosystems, USA Today, U.S. Government y Xerox.


Los productos PowerHub de ALANTEC pueden integrarse en las redesexistentes, como aplicaciones concretas para las siguientes soluciones:

1.Acelerador de grupos de trabajo cliente/servidor: Una de los mediosms efectivos de emplear los PowerHub, es su uso como conmutadoresinteligentes en entornos cliente/servidor, interconectando mltiplesestaciones de trabajo a servidores locales, mediante sus funciones debridging y routing. Se puede, por ejemplo, asignar, segn las

necesidades, uno o varios puertos Ethernet, Fast Ethernet, FDDI oincluso ATM a los servidores, y mantener la estructura existente paralos nodos de los grupos de trabajo que no requieren mayor ancho debanda.

2. Redes virtuales: Los "grupos de trabajo lgicos" o redes virtuales,permiten crear topologas basadas en el ancho de banda del grupo detrabajo, en lugar de en principios de localizacin fsica o cableado.Adems de lograr el ancho de banda adecuado para los usuarios ogrupos de trabajo, los administradores de la red obtienen la ventaja depoder reconfigurar toda la red desde cualquier punto de la misma, noestando obligados por situaciones geogrficas, sino por motivaciones

del propio negocio.


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3. Hub de hubs: Como "concentrador de concentradores", los PowerHubpermiten que concentradores Ethernet tradicionales interconecten PCsy estaciones de trabajo que no precisen de un ancho de banda"personal" de 10 Mbps., pero se logre as un incremento del ancho debanda disponible para cada uno de los concentradores. Incluso se

puede pensar en conexiones de alta velocidad entre uno o variosPowerHub de gama alta y otros modelos inferiores, creando unaestructura de "rbol" extremadamente rpida y flexible.

4. Red troncal conmutada: Otro medio popular de emplear los PowerHubes su uso como "backbone conmutado", que permite que varias redessean unidas a travs de un conmutador central, conectando a ello todoslos dispositivos de la red, incluso los servidores, lo que permite aladministrador de la red una rpida y eficiente gestin del ancho debanda a travs de un exhaustivo control del trfico.

5. Conmutador FDDI: Los dispositivos PowerHub pueden emplearsetambin como conmutadores de redes FDDI, y permitir alcanzar hasta

200 Mbps. mediante conexiones Full Duplex FDDI, a cada uno de losnodos o segmentos en los que la red FDDI sea dividida.

Los productos FastSwitch de Grand Junction Networks pueden integrarse enredes Ethernet y Fast Ethernet, como conmutadores de grupos de trabajo, yen algunos casos como conmutadores de red:

a. Conmutadores de red: diseados para mejorar las prestaciones de unared mediante su segmentacin en pequeos grupos de trabajo, demodo que pocos usuarios compartan el ancho de banda de 10 Mbps.

Proporcionan conectividad a la mxima velocidad Ethernet entre paresde segmentos desocupados, incrementando el ancho de banda delbackbone general, y proporcionando una alternativa de bajo coste alempleo de potentes routers. A nivel de grupos de trabajo, los usuariossiguen compartiendo el ancho de banda de 10 Mbps. en su segmento.

b. Conmutadores de grupos de trabajo: diseados para conectar "punto apunto" estaciones de trabajo. Proporcionan una conexin Ethernetprivada a cada nodo, suministrando el ancho de banda total entre dosnodos desocupados, y ofreciendo altas prestaciones como alternativas alos concentradores Ethernet. Ofrecen las mximas prestaciones posiblesa cada uno de los nodos de la red.

Resumiendo:

Hemos expuesto los "vericuetos" de dos arquitecturas de conmutadorestotalmente diferenciadas, una por ser una aproximacin hardware y la otrapor tratarse de una solucin software.

No se puede afirmar, en principio, que una sea mejor o peor que la otra.

En una caso, la solucin hardware, los tiempos de latencia sern inferiores,pero las opciones de valor aadido se limitan a la monitorizacin de puertos.


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Por otro lado, la solucin software permite manipular los protocolos, y portanto realizar funciones de routing, y por descontado otras no menosimportantes, como la misma monitorizacin de puertos y la creacin de redesvirtuales. Adems, la ventaja es que cualquier nuevo protocolo o facilidad degestin de los paquetes podr ser aadida con una versin nueva del

firmware. Su evidente desventaja, la misma que existe entre routers frente abridge: su mayor tiempo de latencia, por la necesidad de inspeccionar elpaquete completo.

En resumen y dado que sus diferencias estriban realmente en susprestaciones, ventajas y desventajas, es acertado afirmar que ambas sonsoluciones vlidas, solo que cada una para diferentes necesidades y problemasen nuestras redes, que necesitan ser evaluadas con suma precisin.

Ethernet a mayor velocidad oconmutadores?

Introduccin:

En las redes locales Ethernet actuales, en un porcentaje muy elevado losdatos todava circulan a la velocidad de 10 Mbps.

Sin embargo, cada da recibimos noticias de dispositivos para redes Ethernet avelocidades superiores, tanto de 20 como de 100 Mbps.

Y es que las aplicaciones actuales requieren unas cantidades de datos talesque, en redes de tan slo 4 o 5 usuarios, se produce una congestin en elmomento en que varios usuarios acceden a los servidores a travs de entornosgrficos como Windows o X-Windows.

De hecho, las estadsticas nos indican que en el ao 1995, el 30% de las redesque actualmente emplean Ethernet a 10 Mbps., usarn tecnologas de 100

Mbps.

Es un hecho, por tanto, que el mercado ofrece muchas y muy buenassoluciones para evitar el colapso de nuestra anticuada red Ethernet, segnesta crece y se incrementa el trfico en la misma.

Pero la realidad es todava algo cruda, ya que los sistemas Ethernet develocidades superiores a 10 Mbps., no han sido normalizados, y por tanto setrata de una tecnologa "de facto", pero que en pocos meses puede quedarperfectamente definida y ello podra implicar que algunos equipos actuales no

cumpliran las nuevas normativas.


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Otra solucin, para incrementar la capacidad de trfico de una red es el usode los denominados conmutadores ("switches"). Pero en realidad, se trata desoluciones complementarias, como podremos descubrir ms adelante.

Tecnologa:

La primera propuesta, en 1992, por parte del comit IEEE 802.3, responsablede las especificaciones de las redes Ethernet, intent la normalizacin de unanormativa para Ethernet de 100 Mbps.

Sin embargo, no se lleg a su aprobacin, dado que diversos grupos defabricantes apostaban por diversas soluciones, intentando as forzar laintroduccin de sus propios productos en el mercado.

Bsicamente se proponan cuatro soluciones:

1. Grand Junction Networks propona el uso de las redes actuales, con unesquema de sealizacin similar al de las redes FDDI de par trenzado,cuya seguridad para la transmisin de datos a 100 Mbps. estatotalmente probado. Es lo que se ha denominado 100BaseXo FastEthernet (por ser la nica que realmente sigue siendo Ethernet, comoveremos a continuacin).

Su mayor ventaja es que es totalmente compatible con las redesactuales, dado que sigue utilizando el mismo sistema de control deacceso al medio (MAC), al mismo tiempo que puede seguir usando los

mismos cables de par trenzado.Las redes Ethernet emplean un sistema MAC denominado CSMA/CD oacceso mltiple con percepcin de portadora y deteccin de colisin.Se trata de una tecnologa exhaustivamente probada y verificada.

En breve, CSMA/CD implica que un nodo de la red puede transmitirdatos mientras que en la red no haya ningn otro trfico, si no, lointentara ms tarde; si coincidiesen varias estaciones intentandotransmitir datos simultneamente, se produce una colisin que serdetectada inmediatamente por todos los nodos, de modo que lo

reintenten de nuevo tras un perodo de tiempo aleatorio.

Dado que este esquema MAC es totalmente independiente de lavelocidad, ello permite la coexistencia de trafico a 1, 10, 100 Mbps. uotras velocidades en la misma red, mediante el uso de puentes(bridges) o tarjetas adaptadoras de dos velocidades, y por tanto lamigracin de 10 a 100 Mbps. con los menores costes posibles.

Otra ventaja es que, dado que la subcapa ANSI X3T9.5 (FDDI PMD)empleada en 100BaseX, soporta diversos tipos de cableado (UTP, STP,fibra), ello implica que 100BaseX puede adaptarse tambin a una granvariedad de situaciones de cableado ya instalado.


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El nico inconveniente que se argumenta en contra de esta propuestaes que, por el momento, se requiere cableado UTP de categora 5,aunque la previsin indica que ser el tipo de cable ms instalado enlos prximos aos, especialmente teniendo en cuenta que la diferenciade precio entre el cableado de categora 3 y el de categora 5 es tan

slo de un 4%.

Otra gran ventaja de esta tecnologa, es que, al usar la capa ANSI PMDde FDDI, sin cambios, ya existen en el mercado muchos circuitosintegrados que la implementan, y ello conlleva un perodo de desarrolloy de implementacin de los productos 100BaseX, sensiblemente inferioral de otras propuestas.

2. AT&T y HP disearon una nueva topologa, que reemplazara el sistemaCSMA/CD por otro denominado "Demand Priority Protocol" (DPP oprotocolo de solicitud de demanda), y que se denomin 100BaseVG.

Su objetivo primordial era mantener la compatibilidad con loscableados UTP de categora 3, al mismo tiempo que se lograban los 100Mbps. Para ello, la nica solucin viable consista en incrementar elnmero de pares empleados para repartir el ancho de banda. Dado quelos cableados UTP empleados en las redes 10BaseT actuales disponende 4 pares, de los cuales actualmente slo se emplean dos (transmisiny recepcin), se propuso la divisin del ancho de banda entre los 4pares, de modo que por cada uno de ellos circulasen datos a 25 Mbps.

El inconveniente, es que no todas las redes actualmente instaladasllevan realmente cuatro pares, sino slo los dos usados por 10BaseT.

La transmisin de 25 Mbps. en cada par, en lugar de los 10 Mbps.actuales, es posible mediante una nueva codificacin denominada NRZ5B6B, frente a la usada por 10BaseT (Manchester).

El mtodo de acceso denominado "solicitud de prioridad", es otro de losaspectos importantes que definen esta tecnologa.

En las redes 10BaseT cada nodo tiene que "escuchar" en la red al mismo

tiempo que transmite los paquetes de datos, y por ello requieren paresdedicados a cada funcin.

Las redes 100BaseVG liberan a los nodos de esta funcin, y lacentralizan en el hub. Con ello, los nodos pueden utilizar el mismo par(cada uno de los cuatro pares disponibles), para ambas funciones:transmisin y recepcin de datos.

Adems, el hub gestiona la prioridad de acceso a la red por parte de losnodos, en funcin del tipo de datos. Es decir, antes de transmitir unpaquete, el nodo realiza la peticin al hub, indicndole la prioridad delservicio (normal o alta). Si la red esta libre, el hub reconoce la peticiny el nodo inicia la transmisin. El hub redirige el paquete al


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destinatario requerido. Si el hub recibiese varias peticionessimultneamente, servira primero la de mayor prioridad, y en el casode varias peticiones de la misma prioridad, las servira en turnosconsecutivos, dividiendo el ancho de banda de un modo igualitarioentre los nodos.

Esta caracterstica nos permite asignar una prioridad superior aaquellos paquetes que llevan datos de vdeo interactivo o multimedia,consiguiendo as el flujo necesario a travs de la red,independientemente del resto del trfico, y por tanto manteniendo asla estabilidad requerida para estas aplicaciones.

De esta forma, el hub se esta comportando, ms que como un simplerepetidor, como ocurre en las redes 10BaseT, como un conmutador depaquetes, y por tanto libera la red de trfico hacia otros nodos.

Para mantener la compatibilidad y conectividad con redes Ethernetactuales, se ha mantenido el formato de la trama, y por tanto slo serequeriran bridges entre ambos tipos de red. En contrapartida, loshubs se convierten, forzosamente, en dispositivos de un coste muchoms elevado.

IBM y HP aadieron modificaciones que permitan el uso de esta redcomo "Fast Token Ring", manteniendo cierta compatibilidad con lasredes Token Ring actuales, por lo que a partir de ese momento sedenomin 100VG-AnyLAN.

3. LANMedia propona una variante de 100BaseX, con un esquema desealizacin denominado LMC. Por el momento, no parece que tengamuchas posibilidades de xito.

4. Kalpana y otras empresas diseaban la cuarta proposicin; era un pasorelativamente sencillo desde las redes actuales: multiplicaba por dos elancho de banda Ethernet, utilizando dos canales Ethernet actuales,logrando as un ancho de banda de 20 Mbps. Es lo que se denominaEthernet Full Duplex(FDE). Es relativamente fcil de entender: en lasredes Ethernet actuales, los datos que viajan desde una estacin detrabajo (cliente), hasta el servidor, y los datos que viajan en sentido

contrario (desde el servidor al cliente), comparten el mismo cable, ypor tanto, slo puede haber trfico en un sentido en un momento dado.Si permitimos que, por ejemplo, desde un concentrador o hub, hasta elservidor de la red, el ancho de banda sea de 20 Mbps., a travs de unatarjeta de red Ethernet Full Duplex (o dos Ethernet estndar, con unsoftware adecuado), ello implicara, sin duda, una gran optimizacin delos recursos que el servidor es capaz de ofrecer a la red.

En Julio de 1993, el comit IEEE 802.0, decidi la creacin de dos nuevosgrupos de trabajo para la definicin de las nuevas "Ethernet". El primer grupo,denominado 802.12, se encargar de las redes 100Base-VG, mientras que el

segundo, 802.13 u 802.14 (no est muy claro por aquello de la mala suerte del13), de las redes 100BaseX.


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Sin embargo, hay otro tipo de productos que tambin nos permiten, inclusocon redes Ethernet estndar (10 Mbps.), incrementar la "velocidad" real delflujo de trfico en la red.

Se trata de los conmutadores o switches. Como su nombre indica, su funcin

es la de gestionar el trfico de la red, de modo que los paquetes seanrecibidos, fsicamente, slo por aquellos nodos a los que van destinados, y no,como ocurre en la redes Ethernet, en las que llegan a todos los nodos de unsegmento de la red, independientemente de quien sea su destinatario.

Bsicamente se trata de una forma de bridge o puente. Un puente, separa dostramos de red en dos segmentos, sin dejar por ello de ser la misma red. Evitanque haya trfico superfluo de un lado al otro del puente (de un segmento dela red al siguiente), ya que si ambos nodos (emisora y receptora del paquete)estn en el mismo lado (segmento), el puente no reenva los datos al otrosegmento y viceversa.

Con ello logramos incrementar las posibilidades de que varios nodostransmitan y reciban datos simultneamente, siempre y cuando estn situadasen diferentes segmentos de una misma red. Por tanto, es una forma deaumentar la velocidad del flujo de datos, aunque el ancho de banda sigasiendo el mismo (10 Mbps.).

Adems, es una forma de asegurar que si se produce un fallo en el cableado, oun equipo, por avera, llega a bloquear la red, slo se bloquea el segmento enel que aquel se halla.

Pues bien, un switch, en definitiva, es un bridge multipuerto, es decir, enlugar de dividir la red en dos segmentos, la divide en ms de dos, y por tanto,incrementa las prestaciones de la red disminuyendo la cantidad de trficoajeno en cada segmento de la misma.

Cuando un paquete llega al switch, es inspeccionado para determinar a quesegmento est destinado, y es "reexpedido" a aquel y solo a aquel. Si elpaquete iba dirigido a un nodo situado en el mismo segmento, es ignorado(filtrado), ya que el nodo al que iba dirigido ya lo ha recibido.

Evidentemente, los conmutadores han de ser situados en la red de un modoestratgico, tal que, los nodos que se comunican frecuentemente, estnsituados en el mismo segmento, o no nos beneficiaramos de las ventajas deesta tecnologa.

Algunos conmutadores slo "leen" los primeros bytes del paquete Ethernet,donde se define la direccin emisora y receptora del paquete. Ello permitecolisiones tardas y otros errores en la red, que obligan a retransmitir elpaquete.

Otros emplean una tcnica conocida como "store and forward", por medio dela cual examinan el paquete completo, y lo filtran o transmiten, siendo msefectivos y manejables, ya que nos permiten funciones como spanning tree,


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filtrado en funcin de protocolo o direccin (destino o fuente) o deparmetros definidos por el usuario. Es decir, son autnticos bridge, y comotales, son capaces de desempear idnticas funciones. Por lo generalincorporan gestin remota SNMP y otras caractersticas adicionalesimportantes para el adecuado control y administracin de la red.

La velocidad de filtrado y transmisin de paquetes es muy importante, ya quenos indica el retraso que ocasionan al recibir el paquete de la red,almacenarlo en su memoria interna, analizarlo y filtrarlo o transmitirlo, segnel caso.

En las redes Ethernet de 10 Mbps., los paquetes son transmitidos a un mximode 14.800 p.p.s. (paquetes por segundo), y por tanto, si hay dos segmentos, aun bridge pueden llegar un mximo de 29.600 p.p.s. (14.800 por cadasegmento).

Evidentemente, estas cifras se multiplican por diez en el caso de las redesEthernet a 100 Mbps.


Lo ms interesante que podemos deducir es que los conmutadores y las redesEthernet rpidas, son totalmente complementarias: La eleccin de una u otra,o ambas posibilidades, depende en gran medida de cada situacin.

En una red con un slo servidor, en la que los nodos cliente slo comunican

con el servidor y no entre s, no se requiere un conmutador, sino mayor anchode banda.

En aquellas redes en las que la comunicacin es ms frecuente entre equiposdentro de determinados grupos de trabajo, puede ser preferible susegmentacin a base de conmutadores.

Y por ltimo, cuando existen varios servidores, varios grupos de trabajo, y eltrfico es grande, puede ser conveniente el uso de ambas tecnologas.

Estas son, claro est, normas genricas, y cada caso es nico, como hemos

indicado antes.

De hecho, hay productos como hubs, con capacidad de conmutacin (caso delas redes 100BaseVG). E incluso se ofrecen productos con puertos de 10 Mbps.para los clientes, y enlaces de 20 o 100 Mbps. con el servidor, de modo quevarios clientes pueden comunicar entre s simultneamente y con el servidor,y a este le puede llegar trfico simultneo de varios clientes.

Algunas de las empresas que ya comercializan productos cumpliendo con lastecnologas que hemos citado son: Grand Junction, HP, IBM, Interphase,Kalpana, Lannet, Lantronix, y Sun.


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Tecnologas competitivas:

Obviamente, existen tecnologas, algunas de las cuales ya hemos explicado enartculos precedentes, como FDDI/CDDI, u otros como ATM, que pueden,perfectamente, competir con los diversos tipos de "Ethernet rpidas". Elinconveniente, por lo general, es su coste ms elevado, por nodo de la red, eincluso, la complejidad en su instalacin y gestin.

Por otro lado, es probable que coexistan, si no todos, la mayora de los

sistemas o tecnologas de redes Ethernet rpidas, especialmente si tenemosen cuenta que ya hoy, cuando todava no han sido normalizadas, existenproductos 100BaseX, 100BaseVG y FDE. Se trata de un mercado losuficientemente grande, y en continuo crecimiento como para permitirlo eincluso especializar cada producto en determinados sectores, aunque slo eltiempo, no mucho, lo confirmar.


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Fast Ethernet:

100Base-??

Introduccin:

La necesidad de redes locales de alta velocidad son resultado directo de laadopcin universal de las mismas como elemento clave para el incremento dela productividad y la comunicacin en todos los campos de la vida actual, y dela disponibilidad de nueva aplicaciones que generan cada vez ms trfico endichas redes.

El incremento de prestaciones y de capacidad de los ordenadores personales,as como la disponibilidad de perifricos asequibles de alta resolucin, han

propulsado el desarrollo de aplicaciones muy exigentes en cuanto al trfico dedatos, como entornos IGU, CAD, proceso de imgenes, gestin de documental,multimedia, videoconferencia, etc.

La tecnologa Ethernet, desde su invencin en el ao 1973, a evolucionadocontinuamente para adaptarse a los nuevos requerimientos del mercado.Como respuesta a dicha evolucin, en el ao 1992, Grand Junction Networksanunci la disponibilidad de los primeros productos "Fast Ethernet"(denominados en aquel momento 100Base-X), esto es, Ethernet adaptada auna velocidad de 100 Mbps.

Desde ese momento, ha ido en aumento el soporte de dicha especificacin porun numeroso grupo de fabricantes que han comercializado gran nmero dedispositivos interoperables.

Como era de esperar, esta tecnologa fue normalizada, en el ao 1994, por ungrupo de estudio de IEEE 802.3, creado inicialmente en torno a 100Base-X,siendo bautizada formalmente como 100-BaseT.

Ethernet: Tecnologa de partida.

100Base-T permite multiplicar por 10 veces la velocidad de las redesEthernet, y al igual que en el caso de 10Base-T, puede emplear cableados depar trenzado no apantallado (UTP) y apantallado (STP), con longitudes dehasta 100 metros en topologa de estrella, partiendo de un concentrador orepetidor central.

Al igual que las diferentes versiones de la tecnologa Ethernet, 100Base-Tcumple la especificacin clave que define las mismas: CSMA/CD.

La norma IEEE 802.3 (Ethernet), define un protocolo de comunicacinconceptualmente dividido en dos partes. La primera de ellas es la capa MAC(Media Access Control) o de control de acceso al medio, que se ocupa deformatear la informacin para su transmisin y de arbitrar la forma en que los


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participantes de la red obtienen acceso a la misma. En el caso de Ethernet, lacapa MAC emplea el mecanismo de acceso mltiple mediante deteccin deportadora y deteccin de colisin (Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection) o CSMA/CD.

El sistema CSMA/CD implica que un nodo de la red puede enviar datos siemprey cuando ningn otro lo este haciendo. Si otro ya lo estuviera haciendo, lo quese detecta mediante la presencia de la portadora, el segundo demorara latransferencia. Si varios nodos inician simultneamente transferencias dedatos, se producira una colisin, que tambin sera detectada; en este caso,cada una de las estaciones esperara durante un perodo de tiempo aleatorioantes de reintenta la transmisin de los datos. Se puede asimilar estemecanismo al de una conversacin humana.

El comit 802.3 cuid los detalles de definicin de la norma, especificando lacapa MAC de un modo independiente a la velocidad. Exceptuando el tramo

entre paquetes, todos los parmetros de la capa MAC fueron definidos en bitsrespecto del tiempo. Ello permite la variacin de la velocidad sin alterar losparmetros MAC, por lo que CSMA/CD funciona a 1 Mbps. (1Base5), 10 Mbps.(redes Ethernet actuales) y 100 Mbps. (Fast Ethernet o 100Base-T).

La segunda parte del protocolo Ethernet es la capa fsica (PHY o physicallayer) que se ocupa de la comunicacin entre la capa MAC y el cableado. En elcaso de Ethernet hay diferentes implementaciones de la capa fsica, dadas lasdiferentes posibilidades de cableado (10Base5, 10Base2, 10Broad36, 10Base-F,10Base-T y 1Base5), pero en todos los casos se emplea el mismo MAC

CSMA/CD.La capa fsica es responsable tanto de obtener los datos (bits) del medio,como de situarlos en el mismo, incluyendo las funciones de codificacin ydescodificacin, deteccin de la portadora, deteccin de colisiones, e interfazelctrica y mecnica con el medio.


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Para cumplir las especificaciones de la norma 802.3, estas hubieron de sermodificadas en 1992, con el siguiente prrafo, que traducimos literalmente,definindose la norma 802.3u:

4.4.2.3 Valores parametrizados. La siguiente tabla identifica los valores de

los parmetros que deben de ser usados en implementaciones de 100 Mb/s deun procedimiento CSMA/CD. Se presupone que el medio fsico es una cableadode banda base con las propiedades descritas en las secciones de la Capa Fsicade este estndar:

Parmetros ValoresslotTime 512 bit-timesinterFrameGap 960 ns.attemptLimit 16backoffLimit 10jamSize 32 bitsmaxFrameSize 1.518 octetosminFrameSize 512 bits (64 octetos)addressSize 48 bitsFast Ethernet y la tecnologa FDDI:

Dado que la velocidad de 100 Mbps. empleada en 100Base-T era la misma quela empleada en las redes FDDI, era evidente intentar el uso, de su capa fsica

(PMD o Physical Media Dependent), del mismo modo que se haba empleadoen las redes FDDI con cableado UTP (categora 5) o STP (tipo 1).

Para la codificacin, en lugar de seguir el esquema Manchester, como en elcaso de Ethernet, en FDDI se opt por MLT-3 (multilevel threshold empleandoniveles lgicos de +1, 0 y -1 voltios). Sin embargo, para 100Base-T se haoptado por seguir NRZI, al igual que en el caso de ATM.

Tanto en FDDI como en 100Base-TX y 100Base-FX, se emplea una codificacin4B/5B para la compresin de los datos.

El sistema de sealizacin que permite alcanzar altas velocidades a travs decableados UTP, fue normalizado en 1992, como ANSI X3T9.5 y se denominaTP-PMD (Twisted Pair Physical Medium Dependent).

Como en el caso de CSMA/CD, la capa ANSI PMD es un estndar bien conocido,y soporta tanto cableado UTP de categora 5, como fibra ptica y cableapantallado de tipo 1.

La comunicacin entre CSMA/CD y PMD se realiza mediante la interfazindependiente del medio o MII (Media Independent Interface), la cual

proporciona un medio uniforme de transmitir grupos lgicos de datos de 4 bits(nibble) entre ambas capas, lo que al mismo tiempo facilita la evolucin de


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otras formas de interfaz fsica, as como el soporte de velocidades superiores,en el momento en que estas estn disponibles.

Hay grandes ventajas en adoptar la combinacin del MAC CSMA/CD con lacapa fsica ANSI PMD:

Rapidez en la estandarizacin. En Noviembre de 1993, el comit IEEE 802.3decidi aprobar los desarrollos de 100Base-X, dado que combinaba dos

estndares existentes y probados, se redujo en aos el tiempo preciso parasu normalizacin. Ello implicaba tambin una aceleracin del proceso dediseo y fabricacin de productos interoperables.Muchos fabricantes, como AMD y National ya disponan de circuitosintegrados que implementaban la capa ANSI PMD, que poda ser usado sinmodificaciones para implementar productos 100Base-T.La capa ANSI PMD ha sido investigada y desarrollada durante casi unadcada, y como tal, representa una vasta inversin en recursos deingeniera para una tecnologa viable, habiendo sido aplicada ensemiconductores que son usados en equipos comerciales. Ninguna otra

propuesta para una capa fsica de Fast Ethernet hubiera podido sobrepasardichos esfuerzos y validacin por parte incluso del usuario final, lo quehubiera demorado su normalizacin bastantes aos.Dado el variado soporte de diferentes tipos de cableado, se amplia elespectro de soluciones existentes donde es aplicable 100Base-T. Al usar slodos pares, puede ser empleado en la mayora de las instalaciones actualesde Ethernet, en el caso de 100Base-TX. En aquellos casos en los que elcableado instalado es UTP de categora 3, y existen 4 pares, se puedeemplear 100Base-T4.

Topologa y sistemas de cableado:


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El cableado inicialmente empleado en las redes 100Base-T, al igual que en lamayora de las redes Ethernet actuales, es el definido por la norma EIA 568,donde se clasifica segn sus caractersticas y la velocidad a la que es capaz detransmitir los datos, en UTP de categora 3, 4 o 5. El tipo predominante es elde categora 5, que soporta velocidades de 100 Mbps. por par.

Una configuracin mnima de cableado con dos pares de categora 3, sera loms deseable para aprovechar todas las instalaciones Ethernet existentes yconvertirlas en Fast Ethernet. Sin embargo, no se ha probado losuficientemente que dicho tipo de cableado pueda superar las exigencias deemisiones e inmunidad al ruido. De hecho, el comit ANSI X3T9.5 (FDDI), hapospuesto sus trabajos para intentar su uso, aunque en el futuro es previsiblepensar que fuera posible su desarrollo, mediante un esquema de modulacindenominado 16-CAP (16 symbol-carrierless AM/PM).

Esta es la razn por la que se ha adoptado el cableado de categora 5, tanto

para FDDI a travs de cableado UTP, como para Fast Ethernet, y que en esteltimo caso, ha recibido la denominacin de 100Base-TX.

Esto no es un grave problema, dado que las estadsticas indican que el 35% delos usuarios ya han convertido sus instalaciones a cableado UTP de categora5, y en la actualidad es el tipo de cable ms instalado, lo que implica uncontinuo descenso de su precio.

En el caso de las redes 100Base-TX, el dimetro mximo es de 250 metros, deextremo a extremo. Esto no supone ningn inconveniente, dado que las redes

actuales evolucionan cada vez ms hacia topologas tipo estrella, en las quecada usuario o nodo se conecta a un repetidor central o HUB.

De hecho, un estudio de AT&T de finales de los 80, demostraba que el 90% delos nodos se hallan situados dentro del rea de los 100 metros del armariorepartidor central.

Ya que el 56% de las redes actuales emplean cableado UTP de categora 3, yel 11% cableado de categora 4, e incluso que hay que tener en cuenta laposibilidad de que an existiendo cableado de categora 5, es posible que enalgunas de ellas las conexiones no tengan la calidad suficiente como para

cumplir las especificaciones requeridas por 100Base-TX, se hace indispensableel uso de 100Base-T4.

Para ello, 100Base-T4 se basa en el uso de los cuatro pares, de los cuales seemplean dos en modo bidireccional y dos en modo unidireccional. Encualquier direccin, siempre se usan tres pares para transmitir datos,mientras el cuarto se emplea para la deteccin de la colisin.


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Cuando se envan datos hacia un concentrador o conmutador, el terminal,estacin o nodo (sea del tipo que sea), enva el trfico a travs de los pares 1,3 y 4. El par 1 sigue siendo empleado para detectar la colisin. Cuando latransferencia de datos se realiza en sentido contrario, es decir, delconcentrador al nodo, los pares 2, 3 y 4 transmiten la informacin, mientrasque el par 2 se emplea, simultneamente, para detectar la colisin por partedel nodo.

Recurdese que en el caso de 10Base-T, se emplean los pares 1 y 2, por lo quese asegura la compatibilidad, al igual que ocurre con 100Base-TX.

Cada uno de los pares de datos son codificados mediante un simple peroefectivo mecanismo ternario, que emplea tres niveles lgicos posibles (+3.5, 0y -3.5 V). Empaquetando tres niveles posibles por bit permite que lainformacin de 8 bits, sea transferida usando 6 smbolos ternarios. Es unatcnica de compresin que se denomina 8B6T. Este esquema de compresinpermite multiplicar el nmero de datos por bits transmitidos respecto delsistema Manchester (empleado en Ethernet), por un factor de 2.5 veces.

Dado que se transmite la informacin, de este modo codificada, por 3 paresde cables, slo se hace necesario incrementar la velocidad de reloj de 20 a 25MHz, la cual esta soportada por el cableado de categora 3.


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La desventaja evidente frente a este cableado respecto del 100Base-TX o100Base-FX, es que, al emplearse todos los pares, no es posible transmitir yrecibir datos simultneamente, y por tanto no es posible emplear mecanismosfull duplex en redes 100Base-T4.

Podemos resumir las normas de cableado Fast Ethernet en los siguientesprincipios bsicos:

1. La distancia mxima de un segmento UTP es de 100 metros.2. Cualquier segmento de distancia superior a 100 metros ha de ser de

fibra ptica.3. Un repetidor 100Base-T es equivalente a 90 metros de cable.4. La mxima distancia entre dos nodos de una red con repetidores es de

310 metros.

Por lo tanto, si cuando existe un repetidor, la distancia mxima es de 310

metros, cuando existen 2 repetidores, la distancia mxima ser de 220metros.

Para conexiones por medio de fibra, de conmutador a conmutador, oconmutador a servidor, la distancia mxima ser de 400 metros (en modo fastEthernet, half duplex), o de hasta 2 kilmetros (en modo full duplex fastEthernet).

Las novedades en la tecnologa:

Quizs slo se puede destacar una imperante novedad, respecto detecnologas ya conocidas y empleadas. Se trata de una tcnica de negociacinautomtica de servicios, denominada "auto-negociacin".

Fue desarrollada inicialmente por National, bajo el nombre NWAY, y ha sidoincorporada a las especificaciones IEEE como protocolo de sealizacin, con laintencin de permitir a los nodos Ethernet que negocien automticamente lavelocidad mayor a la que son capaces de transmitir y recibir datos.

Inmediatamente a continuacin de la puesta en servicio de los nodos, la auto-negociacin emplea una serie de pulsos intercambiados entre los

transceptores. Dichos pulsos son denominados FLP o Fast Link Pulses. Sonpulsos idnticos al de enlace (link) de una red 10Base-T, con la diferencia deque su duracin es slo de 2 ms. aproximadamente.

Estos pulsos se emplean para indicar las velocidades de transferencia y losprotocolos que cada uno de los nodos es capaz de soportar, y entoncespermitir realizar la seleccin de la combinacin ms apropiada.

En el caso de que uno de los extremos no reconozca la auto-negociacin, yconfunda los pulsos como pulsos de enlace 10Base-T, continuar funcionandode forma normal, mientras que el otro se configurar para emplear elestndar 10Base-T.


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Una rfaga FLP consiste en 33 bits, de los cuales 17 son informacin de reloj,y el resto (16) informacin de capacidades del nodo. Los bits D0-D4 forman elcampo de tecnologa, que identifica el tipo de servicio que el concentrador onodo es capaz de servir; as, 00001 es IEEE802.3, y 00010 es IEEE802.9.

D5 a D12 indican la capacidad soportadas: D5=10Base-T; D6=10Base-T fullduplex; D7=100Base-TX; D8=100Base-TX full duplex; D9=100Base-T4; D10-D12estn reservados para futuras normalizaciones.

Otra de las caractersticas de la auto-negociacin es la capacidad de indicarfallos del cableado. Para ello, el nodo remoto comunica con el local pormedio del bit D13. Cuando el nodo local recibe la seal indicadora del estadode fallo, est siendo informada del estado de los pares de transmisin yrecepcin. El bit D14 es una seal de reconocimiento.

Por ltimo el bit D15 es un indicador de que existe ms informacin, y podr

ser empleado en el futuro en caso de necesidad.

Aunque por el momento la auto-negociacin es una parte opcional de lanorma 802.3u, se espera que sea adoptada por la mayora de los productos, loque permitir a los usuarios actualizar sus redes nodo a nodo, sin preocuparsede problemas de compatibilidad.

Pensando en el futuro, y en las posibilidades de la sofisticacin de losprotocolos y velocidades, se ha dotado al protocolo de auto-negociacin devas de expansin coherentes (bits D10-D12 y D15). La estructura actual del

mismo soporta todas las versiones existentes actuales de redes convelocidades a partir de 1 Mbps. y funciona correctamente hasta velocidadesde 1 Gbps.

Ventajas frente a otras tecnologas:

Las ventajas evidentes de 100Base-T frente a otras tecnologas, puedenenumerarse segn el esquema siguiente:

Basada en tecnologa perfectamente probada, y por tanto exhaustivamenteverificada, dado que existen ms de 45 millones de nodos con tecnologa

CSMA/CD.De fcil migracin para usuarios actuales; los citados 45 millones de nodospueden realizar la transicin de un modo transparente, para lo cual inclusoexisten adaptadores de doble tecnologa (Ethernet y Fast Ethernet), queconmutan automticamente. Adems, la conversin del trfico desegmentos de red Ethernet a la velocidad superior de Fast Ethernet oviceversa, solo precisa de simples puentes (bridge), cuyo precio es cada vezms asequible.Fcilmente extensible, ya que CSMA/CD es un mtodo de acceso pasivo ydistribuido, no se requiere control en un concentrador centralizado, por loque la red puede ser extendida empleando la misma red para interconectar

repetidores o concentradores.


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Minimizacin de costes por la infraestructura existente. Puesto que en laltima dcada, la industria se ha esforzado en experimentar e investigar enproductos que emplean CSMA/CD, su uso continuado supone un gran ahorro,tanto por parte de los fabricantes como de los propios usuarios.Amplio soporte multifabricante. La alianza Fast Ethernet, formada porempresas fabricantes de equipos de redes y comunicaciones, para lapromocin de esta tecnologa e ntimamente ligada a su normalizacin,cuenta ya con cerca de 100 miembros, entre los que destacan Asante, BayNetworks, DEC, Farallon, Grand Junction Networks, Intel, National, SMC,Sun, y 3Com. En conjunto, representan mas del 80% de todos los equiposEthernet instalados en todo el planeta. La alianza tiene como objetivo lacreacin de unas especificaciones de 100 Mbps. que permitan el diseo yfabricacin de equipos interoperables, incluyendo normas que permitan alusuario seleccionar diferentes tipos de cableado (UTP de categora 3, 4, y5, STP de tipo 1 y fibra ptica).Amplio soporte de productos. Desde que Grand Junction Networkscomercializ los primeros adaptadores y conmutadores Fast Ethernet, sehan aadido a una larga lista diversos fabricantes de productos de todotipo, tanto semiconductores para el soporte de esta tecnologa, comoadaptadores, repetidores, conmutadores y routers, en total ms de 35fabricantes, con ms de 125 productos. Sin duda alguna, en los prximosmeses, esta relacin seguir creciendo imparablemente.

FDDI:

Muy pronto para ser descartada

Introduccin:

La FDDI o Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (Fiber Distributed DataInterface), es una interfaz de red en configuracin de simple o doble anillo,

con paso de testigo, que puede ser implementada con fibra ptica, cable de


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par trenzado apantallado (STP-Shielded Twisted Pair), o cable de par trenzadosin apantallar (UTP-Unshielded Twisted Pair).

La tecnologa FDDI permite la transmisin de los datos a 100 Mbps., segn lanorma ANSI X3T9.5, con un esquema tolerante a fallos, flexible y escalable.

Esta norma fue definida, originalmente, en 1982, para redes de hasta 7 nodosy 1 Km. de longitud, denominada como LDDI (Locally Distributed DataInterface). Sin embargo, en 1986 fue modificada y publicada como borradorde la norma actual, e inmediatamente aprobada, apareciendo los primerosproductos comerciales en 1990.

Tecnologa:

El estndar FDDI especifica un troncal de fibra ptica multimodo, que permitetra

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