UNIDAD IX INTERCONECTIVIDAD

Interconectividad

Introducción

El fin primordial de conectar equipos a una red adquiere otra dimensión cuando la complejidad de las redes a los que los usuarios se conectan aumenta. Se pretende que dialoguen usuarios que están conectados a redes de distintas tecnologías (p.ej.: Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM...). Pero sin embargo, nos encontramos con múltiples dificultades:

• Pueden tener diferentes velocidades (FDDI a 100 Mbps y Ethernet a 10 Mbps).

• Su MTU (Maximum Transmition Unit), es decir el tamaño máximo de transmisión,también puede ser diferente.

• Unas subredes pueden ser orientadas a conexión y otras no.

• En unos casos el servicio que ofrezcan será fiable (X.25) y en otros no (Ethernet).

Interconectividad

La interconexión (Internetworking en ingles) puede ser definida como: "Comunicación entre dos o mas redes"... IBM

Historia

Todo comenzó con el surgimiento de los Mainframes y terminales

PC´s y redes locales

Redes de área extendida (X.25, ISDN, FR…)

Problema: Cada vez más tecnologías para crear redes y  todas diferentes e incompatibles

Se necesita una red más abstracta, a nivel superior, que esconda los detalles y diferencias de las diferentes redes físicas

DARPA ya estaba trabajando en esto desde mediados de los 70!

ARPANET: Una de las primeras redes de conmutación de paquetes

ARPANET -> Universidades -> Industria

Se incluye IP en BSD unix

Primeros ISPs

+230 Millones de máquinas conectadas (Enero 2004)

                                    ¿Como interconectarlas?

Inconvenientes

Muchos problemas que resolver:

• Tecnologías cerradas y dispares

• Pérdida de información

• Control de flujo y congestión

• Múltiples aplicaciones, un solo canal

• Diferentes requerimientos de servicio

• Ley básica de ingeniería: Divide y vencerás

• Dividir los problemas en grupos lógicos y jerárquicos

• Esconder la complejidad, desacoplar

• Facilitar la programación, prueba y mantenimiento

Ahora bien…

Para que dos sistemas se comuniquen, se deben poder identificar y localizar entre si.

Un computador puede estar conectado a más de una red. En este caso, se le debe asignar al sistema más de una dirección. Cada dirección identificará la conexión del computador a una red diferente. No se suele decir que un dispositivo tiene una dirección sino que cada uno de los puntos de conexión (o interfaces) de dicho dispositivo tiene una dirección en una red.

DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN EN REDES

Los dispositivos de interconexión de redes y de red se dividen en cuatro categorías: repetidores, puentes, encaminadores y pasarelas. Cada uno de los cuatro tipos interactúa en diferentes niveles del modelo OSI, los repetidores actúan sólo sobre los componentes eléctricos de una señal y sólo son activos en el nivel físico. Los puentes utilizan protocolos de direccionamiento y pueden afectar al control de una única red, la mayoría son activos en el nivel de enlace de datos. Los encaminadores ofrecen enlaces entre dos redes diferentes del mismo tipo por lo que están en el nivel de red, por último las pasarelas proporcionan servicios de traducción entre redes y son activas en todos los niveles. Cada tipo es también activo en los niveles inferiores a aquel en que sea en mayor parte activo.

REPETIDORES

Un repetidor es un dispositivo electrónico que opera sólo en el nivel físico del modelo OSI, las señales que transportan información pueden viajar a una distancia fija antes de que la atenuación dañe la integridad de los datos, el repetidor instalado en un enlace recibe la señal antes de que sea demasiado débil o corrupta, regenera el patrón de bits original y coloca la copia refrescada de nuevo en el enlace

Un repetidor sólo permite extender la longitud física de la red, el repetidor no cambia de ninguna forma la funcionalidad de la red.

 El repetidor no es un amplificador puesto que lo que hace es regenerar la señal, es decir, eliminar el ruido y la atenuación, y crea una copia bit a bit con la potencia original (sin ruido).

PUENTES

Los puentes actúan en los niveles físico y de enlace de datos del modelo OSI. Los puentes pueden dividir una red grande en segmentos más pequeños. También pueden retransmitir tramas entre dos redes originalmente separadas, y contienen lógica que permite separar el tráfico de cada segmento, de forma que pueden filtrar el tráfico por lo que son útiles para controlar y aislar enlaces con problemas, contribuyendo a la seguridad de la red.

Un puente actúa en el nivel de enlace de datos dándole acceso a las direcciones físicas de todos los dispositivos conectados a él. Cuando la trama entra en el puente, éste la regenera tal como lo hace el repetidor y comprueba la dirección de destino y manda la nueva copia al segmento donde se encuentra el destino, el puente comprueba la dirección destino de la trama entrante y la compara con un a tabla de direcciones de las estaciones en ambos segmentos para encaminarla al segmento adecuado.

Encaminadores (Router´s)

Los encaminadores tienen acceso a las direcciones del nivel de red y contienen software que permite determinar cual de los posibles caminos entre esas direcciones es el mejor para cada transmisión determinada. Los encaminadores actúan en los niveles físico, de enlace de datos y de red del modelo OSI.

Los encaminadores retransmiten los paquetes entre múltiples redes interconectadas, encaminan paquetes de un dispositivo situado en una red a otro situado en otra red, para ello el paquete es enviado primero al encaminador que une las dos redes. Un encaminador actúa como una estación en la red pero, al pertenecer a dos o más redes, tienen direcciones y enlaces a todas ellas. Cuando un encaminador recibe un paquete para una estación de una red a la que no está conectado, el encaminador es capaz de determinar cuál de las redes a que está conectado es la mejor para retransmitir el paquete.

PASARELA

Las pasarelas actúan en todos los niveles del modelo OSI, actuando como un auténtico convertidor de protocolos, pudiendo aceptar un paquete en un protocolo y retransmitirlo en otro.

Una pasarela es generalmente un software instalado en un encaminador, que comprende los protocolos utilizados por cada red enlazada, y es capaz de traducir de un protocolo a otro modificando cabeceras y colas del paquete e incluso la tasa de datos, el tamaño y el formato.

Un convertidor de protocolos es un IS que enlaza dos redes que operan con pilas de protocolos totalmente distintas; por ejemplo una pila ISO y una pila propia de un fabricante especifico.

En los sistemas abiertos los protocolos de las capas superiores (transporte - aplicación) son iguales en todos los sistemas finales.

DIRECCIONAMIENTO

El direccionamiento es una función clave de los protocolos de capa de Red que permite la transmisión de datos entre hosts de la misma red o en redes diferentes.

El Protocolo de Internet versión 4 (Ipv4) ofrece direccionamiento jerárquico para paquetes que transportan datos.

DIRECCIONAMIENTO IP

Como muestra la Figura, cada octeto varía de 0 a 255. Cada uno de los octetos se divide en 256 subgrupos y éstos, a su vez, se dividen en otros 256 subgrupos con 256 direcciones cada uno. Al referirse a una dirección de grupo inmediatamente arriba de un grupo en la jerarquía, se puede hacer referencia a todos los grupos que se ramifican a partir de dicha dirección como si fueran una sola unidad.

Este tipo de dirección recibe el nombre de dirección jerárquica porque contiene diferentes niveles. Una dirección IP combina estos dos identificadores en un solo número. Este número debe ser un número exclusivo, porque las direcciones repetidas harían imposible el enrutamiento.

DIRECCIÓN IP

La combinación de números que identifican (dirección de red) y el número (dirección del host) crean una dirección única para cada dispositivo conectado a la red.

Cada computador conectado a una red TCP/IP debe recibir un identificador exclusivo o una dirección IP. Esta dirección, que opera en la Capa 3, permite que un computador localice otro computador en la red.

CLASIFICACION DE LAS DIRECCIONAES IP

PLANIFICACIÓN DEL DIRECCIONAMIENTO IP

Una vez establecida una red, todos los equipos que se encuentran en ella necesitan una dirección IP; parecido a las viviendas de un edificio, que necesitan direcciones asignadas a ellas. Sin una dirección IP, un equipo no recibe los datos que van dirigidos a él. Y al igual que las direcciones de una vivienda, el formato de la dirección IP debe seguir ciertas directrices para garantizar que los datos se transmiten al equipo correcto.

DIRECTRICES DE DIRECCIONAMIENTO

Funcionamiento

Cuando un proceso de aplicación desea establecer una conexión con un proceso de aplicación remoto, debe especificar a cuál debe conectarse, ya sea con transporte con conexión o sin conexión. El método que se emplea es definir direcciones de transporte en las que los procesos pueden estar a la escucha de solicitudes de conexión. Se usará el término neutral TSAP (Transport Service Acces Point, punto de acceso al servicio de transporte). Los puntos terminales análogos de la capa de red se llaman NSAP (Network Service Access Point, puntos de acceso al servicio de red), como por ejemplo las direcciones IP.

Utilizando la dirección IP de una red destino, un Router puede enviar un paquete a la red correcta. Cuando un paquete llega a un Router conectado a la red destino, este utiliza la dirección IP para localizar el computador en particular conectado a la red.

De igual manera, cada dirección IP consta de dos partes. Una parte identifica la red donde se conecta el sistema y la segunda identifica el sistema en particular de esa red.

Funcionamiento en la capa de protocolos

Tipos de envío

Puede ocurrir que el mismo servicio IP esté proporcionado por diferentes hosts. Estos hosts proporcionarán una dirección anycast a otros hosts que requieran el servicio. Las conexiones se realizarán contra el primer host que responda dentro del grupo de direcciones anycast. Se utiliza para garantizar servicios y repartir la carga entre varios servidores. 

LAS INTERREDES Y SUS PROTOCOLOS

Interconectividad es la técnica de conectar redes heterogéneas usando elementos de hardware como un router que es un computador de propósito especial dedicado a la tarea de interconectar redes, y módulos de software que comúnmente conocemos como protocolos.

Los router y los computadores de la red usan protocolos de software para lograr la comunicación entre cualquier par de computadores que estén conectadas a la red.

¿COMO ESTA COMPUESTA EL PROTOCOLO DE INETERNET

La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red que implementa la pila de protocolos en la que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre redes de computadoras.

La familia de protocolos de Internet puede describirse por analogía con el modelo OSI, que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la práctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel soluciona una serie de problemas relacionados con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles más altos.

RUTEO

Encaminamiento (o enrutamiento, ruteo) es la función de buscar un camino entre todos los posibles en una red de paquetes cuyas topologías poseen una gran conectividad. Dado que se trata de encontrar la mejor ruta posible, lo primero será definir qué se entiende por mejor ruta y en consecuencia cuál es la métrica que se debe utilizar para medirla esto se es llevado a cabo por el router o encaminador.

Un ruteador es un dispositivo que se encarga de mover paquetes de datos de una red a otra (pueden ser entre redes LAN o WAN o una combinación de ambas).

ARQUITECTURA FÍSICA

En un enrutador se pueden identificar cuatro componentes:

Puertos de entrada: realiza las funciones de la capa física consistentes en la terminación de un enlace físico de entrada a un encaminador; realiza las funciones de la capa de enlace de datos necesarias para interoperar con las funciones de la capa de enlace de datos en el lado remoto del enlace de entrada; realiza también una función de búsqueda y reenvío de modo que un paquete reenviado dentro del entramado de conmutación del encaminador emerge en el puerto de salida apropiado.

Entramado de conmutación: conecta los puertos de entrada del enrutador a sus puertos de salida.

Puertos de salida: almacena los paquetes que le han sido reenviados a través del entramado de conmutación y los transmite al enlace de salida. Realiza entonces la función inversa de la capa física y de la capa de enlace que el puerto de entrada.

Procesador de encaminamiento: ejecuta los protocolos de encaminamiento, mantiene la información de encaminamiento y las tablas de reenvío y realiza funciones de gestión de red dentro del enrutador.

HISTORIA Y PRINCIPIOS

El primer dispositivo que tenía fundamentalmente la misma funcionalidad que lo que el día de hoy entendemos por encaminador, era el Interface Message Processor o IMP. Los IMP eran los dispositivos que formaban la ARPANET, la primera red de conmutación de paquetes. 

Un tiempo después de 1974, Xerox consiguió el primer encaminador funcional, aunque el primer y verdadero enrutador IP fue desarrollado por Virginia Stazisar en BBN, como parte de ese esfuerzo promovido por DARPA, durante 1975-76. A finales de 1976, tres encaminadores basados en PDP-11 entraron en servicio en el prototipo experimental de Internet.

FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento básico de un enrutador o encaminador, como se deduce de su nombre, 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.

Por ser los elementos que forman la capa de red, tienen que encargarse de cumplir las dos tareas principales asignadas a la misma:

Reenvío de paquetes: cuando un paquete llega al enlace de entrada de un encaminador, éste tiene que pasar el paquete al enlace de salida apropiado. Una característica importante de los encaminadores es que no difunden tráfico difusivo.

Encaminamiento de paquetes : mediante el uso de algoritmos de encaminamiento tiene que ser capaz de determinar la ruta que deben seguir los paquetes a medida que fluyen de un emisor a un receptor.

Por tanto, debemos distinguir entre reenvío y encaminamiento. Reenvío consiste en coger un paquete en la entrada y enviarlo por la salida que indica la tabla, mientras que por encaminamiento se entiende el proceso de hacer esa tabla.

Algoritmo Dijkstra

Primero marcamos todos los vértices como no utilizados. El algoritmo parte de un vértice origen que será ingresado, a partir de ese vértices evaluaremos sus adyacentes, como dijkstra usa una técnica greedy – La técnica greedy utiliza el principio de que para que un camino sea óptimo, todos los caminos que contiene también deben ser óptimos- entre todos los vértices adyacentes, buscamos el que esté más cerca de nuestro punto origen, lo tomamos como punto intermedio y vemos si podemos llegar más rápido a través de este vértice a los demás. Después escogemos al siguiente más cercano (con las distancias ya actualizadas) y repetimos el proceso. Esto lo hacemos hasta que el vértice no utilizado más cercano sea nuestro destino. Al proceso de actualizar las distancias tomando como punto intermedio al nuevo vértice se le conoce como relajación (relaxation).  A esto se le llama aplicación de métricas que se basan en tráfico, costos, distancias, velocidades, ancho de banda, saltos, 

TABLA DE ENCAMIENTO (ENRUTAMIENTO)

Una tabla de encaminamiento, también conocido como una tabla de enrutamiento, es un documento electrónico que almacena las rutas a los diferentes nodos en una red informática. Los nodos pueden ser cualquier tipo de dispositivo electrónico conectado a la red. La Tabla de encaminamiento generalmente se almacena en un router o en una red en forma de una base de datos o archivo. Cuando los datos deben ser enviados desde un nodo a otro de la red, se hace referencia a la tabla de encaminamiento con el fin de encontrar la mejor ruta para la transferencia de datos. 

Hop-by-hop es un método común de encaminamiento en redes en las que hay nodos intermedios entre la fuente y el destino, va a la dirección del siguiente nodo principal hasta el punto de destino en la lista. Así que cuando un paquete de datos llega a un nodo en particular, usa la tabla de rutas para encontrar la dirección del siguiente nodo. Una vez que llega a ese nodo, de nuevo usa la tabla de encaminamiento para la dirección del siguiente salto, y así sucesivamente, hasta llegar al destino final.

TIPOS DE ENRUTAMIENTO

PROTOCOLOS DE RUTEO

RIP V1 ,IGRP,RIP V2,EIGRP, OSPF son los mas utilizados:

 RIP("Routing Information Protocol" Versión 1 y 2)

* Command: Es 1 para una petición RIP o 2 para una respuesta.

*Version: Es 1.

* Address Family: Es 2 para direcciones IP.

* IP address: Es la dirección IP de para esta entrada de encaminamiento: un host o una subred(caso en el que el número de host es cero).

* Hop count metric: Es el número de saltos hasta el destino. La cuenta de saltos para una interfaz conectada directamente es de 1, y cada "router" intermedio la incrementa en 1 hasta un máximo de 15, con 16 indicando que no existe ruta hasta el destino.

RIP v1

 RIP v2

OSPF (Open Shortest Path First)

El protocolo OSPF (Open Shortest Path First – abrir primero la trayectoria mas corta) está definido en el RFC 1583 y se usa muy frecuentemente como protocolo de encaminamiento interior en redes TCP/IP. Cada dispositivo de encaminamiento tiene almacenada en una base de datos la topología de la red de la que forma parte. La representación de esta topología se expresa como un grafo dirigido. 

Al arrancar un dispositivo de almacenamiento, este protocolo envía paquetes HELLO por todas sus líneas punto a punto y los retransmite a todos los demás dispositivos de encaminamiento. Gracias a las respuestas que recibe sabe cuales son sus dispositivos de encaminamiento vecinos. El OSPF se basa en el intercambio de información entre los dispositivos de encaminamiento adyacentes, que no es lo mismo que vecinos. Para que no todos los dispositivos tengan que hablar con los demás, se designa uno como adyacente a todos los demás y es este el que intercambia información con los restantes.

IGRP y EIGRP

es un protocolo de enrutamiento de gateway interior (IGP) por vector-distancia. Los protocolos de enrutamiento por vector-distancia comparan matemáticamente las rutas al medir las distancias. Dicha medición se conoce como vector-distancia. Los routers que usan los protocolos de vector-distancia deben enviar toda o parte de su tabla de enrutamiento en un mensaje de actualización de enrutamiento, a intervalos regulares y a cada uno de sus routers vecinos. A medida que se propaga la información de enrutamiento por toda la red, los routers realizan las siguientes funciones:

* Identificar nuevos destinos.

* Conocer de fallas.

Las características claves de IGRP son las siguientes:

* La versatilidad para manejar automáticamente topologías indefinidas y complejas.

* La flexibilidad necesaria para segmentarse con distintas características de ancho de banda y de retardo.

* La escalabilidad para operar en redes de gran tamaño.

BIBLIOGRAFIAS

Comunicación de datos redes computadoras y sistemas abiertos. Pearson Educación. 4edc. Fred Halsall

Redes De Computadoras.  “Tanenbaum” 4 edición; 

Redes De Computadoras. Mc. Grahill

REFERENCIAS ELECTRONICAS

http://apuntesdenetworking.blogspot.mx/2012/01/ip-metodos-de-entrega-de-paquetes.html

http://www.monografias.com/trabajos29/direccionamiento-ip/direccionamiento-ip.shtml

http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/transporte/direcc.html

http://www.monografias.com/trabajos30/direccionamiento-ip/direccionamiento-ip.shtml

http://virtualbook.weebly.com/uploads/2/9/6/2/2962741/tcp_ip.pdf

http://www.utp.edu.co/~fgallego/claseXcapitulo/capitulo06-Direccionamiento%20de%20red%20IPv4.pdf

https://sites.google.com/site/sistemasdemultiplexado/arquitecturas-de-las-redes-de--comunicacin-caractersticas/12--dispositivos-de-red-e-interconexin-de-redes

https://implantacion.wordpress.com/2012/08/07/dispositivos-de-interconexion-de-redes/

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/protocolos-de-interconexion-de-redes/materiales/TemaII.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Encaminamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Datagrama

http://es.wikipedia.org/wiki/Router

http://www.academica.mx/blogs/protocolos-enrutamiento

CONCLUSIÓN

Si un dispositivo no se puede conectar a la red, se vuelve automáticamente obsoleto, hoy en dia es indispensable que nos mantengamos conectados y para eso estan los soas que ocultan las abstraciones de las tecnologias al usuario comun donde el direccionamiento, los protocolos del internet y el ruteo son las nuevas fronteras de nuestro mundo, el mundo digital.

Para concluir solo me queda decir que este tema es el mas importante no por sus caracteristicas o sus subtemas si no porque es el que engloba todo los demas temas y en el se emplean para organizar y desde un punto de vista mas perspicaz se podria decir que todo es soas.