3.Xarxes de gran abast
3.1 Introducció
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3.1.1 Àmbit
WAN i arquitectura de protocols
Definición
WAN
es un acrónimo de Wide Area Network que en inglés significa (red de
área amplia). Un ejemplo de este tipo de redes sería rediris, la misma
internet o cualquier red en que no esté en un mismo edificio todos sus
miembros (sobre la distancia hay discusión posible). Opera en la capa
de red, en la física y en la de enlace del modelo de referencia OSI y
utiliza sus tecnoligías.
Es una red que interconecta computadoras, terminales, u LAN's a nivel nacional e internacional interconectando subredes.
A nivel de alcance, esta red abarca desde unos 100km (País) hasta llegar incluso a 1000km (Continente).
Muchas
WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y
son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de
internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.
Hoy
en día internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de
redes privadas WAN se ha reducido drásticamente mientras que las redes
privadas virtuales (VPN) que utilizan cifrado y otras técnicas para
hacer esa red dedicada aumentan.
Caraterístiques
- Posee máquinas dedicadas a la ejecución de programas de usuario (hosts).
- Una subred, donde conectan varios hosts.
- División entre líneas de transmisión y elementos de conmutación (enrutadores).
- Usualmente los routers son computadores de las subredes que componen la WAN.
- Comparades amb les LAN, apareixen factors:
- Tecnològics: Alta latència (Temps de propagació grans).
- Velocitats de transmissió inferiors.
- Taxes d'error (BERs) més grans.
- Socioeconòmiques:
- Propietat d'operadores multinacionals de telecomunicacions.
- Costos derivats del seu ús.
Aplicacions
- Connexió de llocs dispersos i allunyats.
- Accés remot a una xarxa local des de l'exterior.
- Accés a Internet.
Imágen «extensa.gif» no disponible
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3.1.2 Tecnologies
3.1.2.1 Xarxa telefònica pública (PSTN) amb mòdems
Imágen «PSTN.jpg» no disponible
-
La Xarxa Telefónica Commutada (RTC en castellà) o RTB (xarxa telefónica bàsica)
es la xarxa telefónica clàssica i està disenyada per trasportar
bàsicament veu encara que també pot transportar dades. Un exemple clar
del transport de dades és el FAX o la conexió a Internet a través d'un
modem acústic.
Els
terminals telefónics es comuniquen amb una centraleta mitjançant un
canal el qual el comparteixen la senyal del mocròfon i la del
auricular. Això provoca la necessaria utilització de supressors de eco.
La
veu en aquesta tecnologia va en banda base (sense modulació), es a dir
la senyal recullida pel mocròfon es "abocada" directament al cable.
Les senyals de trucar i penjar
(senyals de control) se li donaven tons especials modulant-los sobre el
mateix canal el que feia aquest sistema poc òptim ja que soroll en el
canal provoqués la finalització de la trucada. Aquesta situació ha
millorat substancialment, ja que actualment les centraletes que
s'utilitzen són digitals cosa que fa que aquest problema no esdevingui.
Per
accedir a una xarxa telefonica commutada mitjançant un PC és necessaria
una targeta FXO i per als telèfons analògics és necessaria una FXS per
comunicarse amb un PC.
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3.1.2.2 Leased lines (línies punt a punt llogades)
Imágen «puntapunt.jpg» no disponible
-
La major part de les xarxes WAN estan construides usant aquest tipus de tecnologia.
A
la pràctica hi han diferents maneres d'usabilitat. Normalment l'usuari
d'internet es conecta a traves d'un modem i una linia telefònica (el PC
truca al ruter del proveedor (qualsevol que no sigui Telefónica ni
Wanadoo si us plau! 
) i així el PC actua com a host de la xarxa). Doncs la tecnologia de
linies punt a punt llogades no es més que aquest mètode explicat però
amb la diferencia de que un acabada la sessió de l'usuari la conexió
desapareix.
Hi ha dos protocols que s'utilitzen en internet. Un es el Protocol punt a punt (PPP) i l'atre és el SLIP
(serial line internet protocol), el qual esta disenyat pel trasport de
tràfic TCP/IP.Com que per usar SLIP es necessita saber la IP del
proveedor i la nostra mateixa això pot generar problemes sempre i quan
el proveeder asigni dinamicament IP's cosa que cada vegada és mes
freqüent, al igual que PPP ja que també serveix per a linies
telefòniques commutades (sempre que el proveedor disposi del protocol).
PPP va ser un protocol
desenvolupat pel IETF (Internet Engineering Task Force) durant el 1993
per millorar aquestes diferencies explicades anteriorment i a més a més
per crear un estandar.
Té tres components:
- Mecanisme de enmarcat per a la finalitat d'encapsular datagrames multiprotocol i manegament de direccions d'errors.
- Protocol
de control de enllaços (LCP, Link Control Protocol) el qual serveix per
establir, configurar i probar la conexió de dades.
- Familia
de protocols de control de xarxa (NCPs, Network Control Protocols) per
establir i configurar els diferents protocols del nivell de la xarxa.
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PSDN, Public Swithched Data Networks
Imágen «PSDN1.jpg» no disponible
Fonts: http://www.grupoice.com/esp/cencon/gral/infocom/glosario_telecom.htm#P
3.1.2.4 VPN, Virtual Private Networks, transmissions segures a Internet
Imágen «VPN.jpg» no disponible
Imágen «VPN1.jpg» no disponible
-
En
aquesta imatge es pot veure com les dades viatgen per una VPN
(internet) des del servidor dedicat fins al client remot. Un cop arriba
al firewall allà esprodueix com un engany als usuaris intrusos, es a
dir, el firewall fa com de paret. Un cop passat el firewall arriba a
internet i allà es genera un "túnel" dedicat que garantitza que la
notra informació adquireixi una certa velocitat i també garantitza un
ample de banda. Després de tot arriba al forewall remot i després al
servidor remot. Les VPN poden enllaçar entre si diferents tecnologies.
Una VPN ha de proporcionar:
- Que
l'usuari s'hagi de indentificar, es a dir, que tingui la capacitat de
identificar al usuari autoritzat i restringir l'accès a tot usuari no
autoritzxat. Així mateix ha de mostrar informació de tots els moviments
de registre i d'accès.
- Que
hi hagi una certa Administració de les direccions i de claus, es a dir,
que ha de donar una direcció al client de la xarxa privada i s'ha
d'assegurar que les direccions privades segueixen sent-ho. Així mateix,
també ha de generar i renovar les claus de codificació per al client i
el servidor.
- Que es
codifiquin les dades, les dades abans de ser abocades a la xarxa
pública han de ser encriptats per a que cap client no autoritzat pugui
llegir-les.
- Que
tingui la capacitat de soportar protocols múltiples, es a dir, que ha
de ser capaç de usar els protocols comuns que s'utilitzen en la xarxa
pública (IP,IPX,etc.).
Entre les seves ventatges estan l'integritat, confidencialitat i seguretat de les dades.
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3.1.3 Problema (i solució)
Índice
El
problema principal que trobem es la comunicacio a gran distancia, no
podem enllaçar punt a punt dos nodes per obtenir conexió ja que el cost
de la infrastructura i la infrastructura en si mateixa pot arrivar a
ser desmesurat.
La
solucio a aquest problema es la implantacio de subxarxes de manera que
es crea una infrastuctura de comunicacio que ens permet comunicar 2
punts atraves d'altres nodes que formen part de subxarxes.
Trobem dos tipus de nodes:
- Estacions:
- Routers:
- Son
elements encarregats de dirigir informació cap a un destinari o
direcció. Permeten multiples conexions de manera que podem rebre
informació de diferents punts i distribuir aquesta informació per els
elements conectats al router.
Si
juntem les estacions amb els router tenim un conjunt capaç de
analitzar, processar i dirigir informació atraves d'una xarxa. Obtenim
una xarxa de comunicació.
Per
poder moure informació atraves de subxarxes em de coneixer un metode
per poder digir o encaminar les dades atraves de les subxarxes. Através
de la commutació obtenim les xarxes de comunicacions commutades.
3.2 Commutació: circuits, paquets i missatges
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Para
la transmisión de datos a larga distancia, más allá de un entorno
local, la comunicación se realiza generalmente mediante la transmisión
de datos desde el origen hasta el destino a través de una red de nodos
de conmutación intermedios. El contenido de los datos no es del interés
de los nodos de conmutación, sino que el propósito de estos últimos es
proporcionar un servicio de conmutación que posibilite el intercambio
de datos entre nodos hasta que alcancen su destino.
En la siguiente figura se muestra una red sencilla, en la que los dispositivos finales que desean comunicarse se denominan estaciones.
Éstas pueden ser computadores, terminales, teléfonos u otros
dispositivos de comunicación. A los dispositivos de conmutación cuyo
objetivo es proporcionar la comunicación se les denomina nodos.
Los nodos están conectados entre sí mediante enlaces formando una
topología dada. Cada estación se conecta a un nodo, llamándose red de comunicaciones al conjunto de todos los nodos.
Imágen «RedConmut.JPG» no disponible
Algunas de las características de estas redes son:
- Algunos
nodos sólo se conectan con otros nodos siendo su única tarea la
conmutación interna. Otros nodos tienen también conectadas una o más
estaciones, de modo que además de sus funciones de conmutación estos
nodos aceptan datos desde y hacia estaciones conectadas a ellos.
- Los
enlaces entre nodos están normalmente multiplexados, utilizándose
multiplexación por división de frecuencias (FDM) o por división en el
tiempo (DTM).
- Generalmente,
la red no está completamente conectada, aunque resulta deseable tener
más de un camino posible a través de la red para cada par de estaciones
para mejorar la fiabilidad y seguridad de la red.
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3.2.1 Commutació de circuits
Las
comunicaciones mediante la conmutación de circuitos implican la
existencia de un camino o canal de comunicaciones dedicado entre dos
estaciones, que es una secuencia de enlaces conectados entre nodos de
la red. En cada uno de los enlaces físicos se dedica un canal lógico
para cada conexión establecida.
La comunicación vía la conmutación de circuitos implican tres fases:
-
Establecimiento del circuito:
Antes de transmitir señal alguna, se establece un circuito extremo a
extremo (estación a estación). Por ejemplo, en la figura anterior, la
estación A envía una solicitud al nodo 4 pidiendo una conexión con la
estación E. Generalmente, el enlace entre A y 4 es una línea dedicada,
por lo que esa parte de la conexión existe ya. El nodo 4 debe encontrar
el siguiente enlace de la ruta para alcanzar el nodo 6. En función de
la información de encaminamiento y de las medidas de disponibilidad y,
quizás, el coste, el nodo 4 selecciona el enlace hacia el nodo 5,
reserva un canal libre del enlace (usando FDM o TDM) y envía un mensaje
a E solicitando la conexión. Tras esto queda establecido un camino
dedicado desde A hasta 5 a través de 4. Dado que pueden existir varias
estaciones conectadas al nodo 4, éste debe ser capaz de establecer
rutas internas desde varias estaciones a múltiples nodos. El resto del
proceso es similar.
-
Transferencia de datos:
Tras el establecimiento del circuito se puede transmitir la información
desde A hasta E a través de la red. Los datos pueden ser analógicos o
digitales dependiendo de la naturaleza de la red. Normalmente la
conexión es full-duplex.
-
Desconexión del circuito:
Tras la fase de transferencia de datos, la conexión finaliza por orden
de una de las dos estaciones involucradas. En nuestro ejemplo, las
señales se deben propagar a los nodos 4, 5 y 6 para que éstos liberen
los recursos dedicados a la conexión que se cierra.
La
conmutación de circuitos puede llegar a ser bastante ineficiente. La
capacidad del canal se dedica permanentemente a la conexión mientras
dura ésta, incluso si no se transfieren datos. Aunque no se alcanza el
100%, la utilización puede ser bastante alta para una conexión de voz.
Por su parte, para comunicaciones entre un terminal y un computador es
posible que el canal esté libre durante la mayor parte de la conexión.
Una
vez establecido el circuito la red es transparente para los usuarios.
La información se transmite a una velocidad fija sin otro retardo que
el de propagación a través de los enlaces de transmisión, siendo
despreciable el retardo introducido por cada nodo de la ruta.
La
conmutación de circuitos fue desarrollada para el tráfico de voz, pero
en la actualidad se usa también para el tráfico de datos. El mejor
ejemplo conocido de una red de conmutación de circuitos es el de la red
telefónica pública, la cual es en la actualidad un conjunto de redes
nacionales interconectadas para ofrecer un servicio internacional.
Aunque fue ideada e implementada inicialmente para ofrecer un servicio
de telefonía analógica a los abonados, en la actualidad opera con una
gran cantidad de tráfico de datos vía modem y está siendo convertida
progresivamente en una red digital.
Otra
aplicación bien conocida de la conmutación de circuitos son las
centralitas privadas (PVX, Private Branch Exchange), que se usan para
conectar los teléfonos dentro de un edificio u oficina.
La
tecnología de conmutación de circuitos se desarrolló para las
aplicaciones de tráfico de voz. Uno de los aspectos clave del tráfico
de voz es que no debe haber prácticamente retardo en la transmisión ni,
por supuesto, variaciones en el mismo. La velocidad de transmisión de
la señal se debe mantener constante, ya que, tanto la emisión como la
recepción se realizan a la misma velocidad. Estos requisistos son
necesarios para permitir una conversación humana normal. Es más, la
calidad de la señal recibida debe se suficientemente elevada para
proporcionar, como mínimo, inteligibilidad.
Conceptos de conmutación de circuitos:
La
parte central de todo sistema moderno es el conmutador digital, cuya
función es proporcionar una ruta transparente entre cualesquiera dos
dispositivos conectados. El camino es transparente en el sentido de que
parece como si existiese una conexión directa entre los dispositivos.
Generalmente, la transmisión debe permitir transmisión full-duplex.
El
elemento de interfaz de red incluye las funciones y el hardware
necesarios para conectar dispositivos digitales, tales como
dispositivos de procesamiento de datos y teléfonos digitales, a la red.
Los teléfonos analógicos también se pueden conectar si la interfaz de
red contiene la lógica necesaria para convertir la señal a digital.
La
unidad de control realiza tres tareas generales. En primer lugar
establece conexiones, lo cual se realiza generalmente bajo demanda.
Para establecer la conexión, la unidad de control debe gestionar y
confirmar la petición, determinar si la estación de destino está libre
y construir una ruta a través del conmutador. En segundo lugar, la
unidad de control debe mantener la conexión. Y, por último, la unidad
de control debe liberasr la conexión, bien en respuesta a una solicitud
generada por una de las partes o por razones propias.
Una característica importante de un dispositivo de conmutación de circuitos es si es bloqueante o no bloqueante.
El bloqueo ocurre cuando la red no puede conectar a dos estaciones
debido a que todos los posibles caminos entre ellas están ya siendo
utilizados.
Una
red bloqueantes es aquella en la que es posible el bloqueo. Por su
parte, una red no bloqueante se caracteriza porque permite que todas
las estaciones se conecten simúltaneamente y garantiza el servicio a
todas las solicitudes posibles siempre que el destino esté libre.
Conmutación por división en el espacio
La
conmutación por división en el espacio se desarrolló originalmente para
entornos analógicos, desplazándose posteriormente al contexto digital.
Los principios fundamentales de un conmutador son los mismos tanto si
se usa para transportar señales analógicas como para el transporte de
de señales digitales.
Un
conmutador por división en el espacio es aquel en el que las rutas de
señal que se establecen son físicamente independientes entre sí
(divididas en el espacio). Cada conexión necesita el establecimiento de
un camino físico a través del conmutador que se dedique únicamente a la
transferencia de señales entre los dos extremos. El bloque básico de un
conmutador consiste en una matriz de conexiones metálicas (o puntos de
cruce) o puertas semiconductoras que una unidad de control puede
habilitar o deshabilitar.
Presentan varias limitaciones:
- El
número de conexiones crece con el cuadrado del número de estaciones
conectadas, lo cual resulta costoso para conmutadores grandes.
- La pérdida de un cruce impide la conexión entre los dos dispositivos cuyas líneas interseccionan en ese punto de cruce.
- Las
conexiones se utilizan de forma ineficiente. Incluso cuando todos los
dispositivos conectados se encuentran activos, sólo está ocupada una
pequeña fracción de los puntos de cruce.
Para
superar estas limitaciones se emplean conmutadores multietapa. Esta
solución presenta dos ventajas sobre una matriz de una sola etapa:
- El número de conexiones se reduce, aumentando la utilización de las línes de cruce.
- Existe más de una ruta a través de la red para conectar dos extremos, incrementándose así la seguridad de la red.
Evidentemente,
una red multietapa necesita un esquema de control más complejo. Para
establecer un camino en una red de una etapa sólo se necesita habilitar
una única puerta. En una red multietapa se debe determinar una ruta
libre a través de las etapas habilitando las puertas correspondientes.
Conmutaciónpor división en el tiempo
La
tecnología de conmutación tiene una larga historia, la mayor parte de
la cual corresponde a la era analógica. Con la aparición de la voz
digitalizada y las técnicas de multiplexación por división en el tiempo
síncronas se posibilita la transmisión de la voz y de los datos
mediante señales digitales.
Virtualmente
todos los conmutadores de circuitos modernos emplean técnicas por
división en el tiempo para el establecimiento y el mantenimiento de los
circuitos. La conmutación por división en el tiempo involucra la
fragmentación de una cadena de bits de menos velocidad en segmentos que
compartirán una secuencia de velocidad superior con otras cadenas de
bits.
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3.2.2 Commutació de paquets
Principios de conmutación de paquetes
Debido
al auge de las transmisiones de datos , la conmutación de circuitos es
un sistema muy ineficiente ya que mantiene las líneas mucho tiempo
ocupadas aun cuando no hay información circulando por ellas . Además ,
la conmutación de circuitos requiere que los dos sistemas conectados
trabajen a la misma velocidad , cosa que no suele ocurrir hoy en día
debido a la gran variedad de sistemas que se comunican . En
conmutación de paquetes , los datos se transmiten en paquetes cortos .
Para transmitir grupos de datos más grandes , el emisor trocea estos
grupos en paquetes más pequeños y les adiciona una serie de bits de
control . En cada nodo , el paquete se recibe , se almacena durante un
cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio
. Las ventajas de la conmutación de paquetes frente a la de circuitos son :
- La
eficiencia de la línea es mayor : ya que cada enlace se comparte entre
varios paquetes que estarán en cola para ser enviados en cuanto sea
posible . En conmutación de circuitos , la línea se utiliza
exclusivamente para una conexión , aunque no haya datos a enviar .
- Se
permiten conexiones entre estaciones de velocidades diferentes : esto
es posible ya que los paquetes se irán guardando en cada nodo conforme
lleguen ( en una cola ) y se irán enviando a su destino .
- No
se bloquean llamadas : ya que todas las conexiones se aceptan , aunque
si hay muchas , se producen retardos en la transmisión .
- Se
pueden usar prioridades : un nodo puede seleccionar de su cola de
paquetes en espera de ser transmitidos , aquellos más prioritarios
según ciertos criterios de prioridad .
Técnica de conmutación
Cuando
un emisor necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamaño fijado
para un paquete , éste los trocea en paquetes y los envía uno a uno al
receptor . Hay dos técnicas básicas para el envío de estos paquetes :
- Técnica
de datagramas : cada paquete se trata de forma independiente , es decir
, el emisor enumera cada paquete , le añade información de control (
por ejemplo número de paquete , nombre , dirección de destino , etc...)
y lo envía hacia su destino . Puede ocurrir que por haber tomado
caminos diferentes , un paquete con número por ejemplo 6 llegue a su
destino antes que el número 5 . También puede ocurrir que se pierda el
paquete número 4 . Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor ,
por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los
paquetes y saber los que se han perdido ( para su posible reclamación
al emisor ) , y para esto , debe tener el software necesario .
- Técnica
de circuitos virtuales : antes de enviar los paquetes de datos , el
emisor envía un paquete de control que es de Petición de Llamada , este
paquete se encarga de establecer un camino lógico de nodo en nodo por
donde irán uno a uno todos los paquetes de datos . De esta forma se
establece un camino virtual para todo el grupo de paquetes . Este
camino virtual será numerado o nombrado inicialmente en el emisor y
será el paquete inicial de Petición de Llamada el encargado de ir
informando a cada uno de los nodos por los que pase de que más adelante
irán llegando los paquetes de datos con ese nombre o número . De esta
forma , el encaminamiento sólo se hace una vez ( para la Petición de
Llamada ) . El sistema es similar a la conmutación de circuitos , pero
se permite a cada nodo mantener multitud de circuitos virtuales a la
vez .
Las ventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas son :
- El
encaminamiento en cada nodo sólo se hace una vez para todo el grupo de
paquetes . Por lo que los paquetes llegan antes a su destino .
- Todos los paquetes llegan en el mismo orden del de partida ya que siguen el mismo camino .
- En
cada nodo se realiza detección de errores , por lo que si un paquete
llega erróneo a un nodo , éste lo solicita otra vez al nodo anterior
antes de seguir transmitiendo los siguientes .
Desventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas :
- En datagramas no hay que establecer llamada ( para pocos paquetes , es más rápida la técnica de datagramas ) .
- Los
datagramas son más flexibles , es decir que si hay congestión en la red
una vez que ya ha partido algún paquete , los siguientes pueden tomar
caminos diferentes ( en circuitos virtuales , esto no es posible ) .
- El
envío mediante datagramas es más seguro ya que si un nodo falla , sólo
un paquetes se perderá ( en circuitos virtuales se perderán todos ) .
Tamaño del paquete
Un
aumento del tamaño de los paquetes implica que es más probable que
lleguen erróneos . Pero una disminución de su tamaño implica que hay
que añadir más información de control , por lo que la eficiencia
disminuye . hay que buscar un compromiso entre ambos .
Comparación de las técnicas de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes
Hay 3 tipos de retardo :
- Retardo de propagación : tiempo despreciable de propagación de la señal de un nodo a otro nodo .
- Tiempo de transmisión: tiempo que tarda el emisor en emitir los datos .
- Retardo de nodo : tiempo que emplea el nodo desde que recibe los datos hasta que los emite ( gestión de colas , etc... ) .
Las prestaciones de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes :
- En
conmutación de circuitos hay un retardo inicial hasta establecer la
conexión ( en cada nodo se produce un retardo ) . Tras el
establecimiento de la conexión , existe el retardo del tiempo de
transmisión y el retardo de propagación . Pero toda la información va a
la vez en un bloque sin más retardos adicionales .
- En
conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales , existe el mismo
retardo inicial que en conmutación de circuitos . Pero además , en cada
nodo , cada paquete sufre un retardo hasta que le llega su turno de
envío de entre la cola de paquetes a emitir por el nodo . A todo esto ,
habría que sumar el retardo de transmisión y el retardo de propagación
.
- En datagramas ,
se ahorra el tiempo de establecimiento de conexión , pero no los demás
retardos que hay en circuitos virtuales . Pero existe el retardo de
encaminamiento en cada nodo y para cada paquete . Por tanto , para
grupos grandes de datos , los circuitos virtuales son más eficaces que
los datagramas , aunque para grupos pequeños sean menos eficaces que
los datagramas .
Funcionamiento externo e interno
Hay
dos niveles en donde se pueden utilizar técnicas de datagramas y de
circuitos virtuales . En un nivel interno ( entre estación y nodo ) ,
se llaman operación de datagrama interno y operación de circuito
virtual interno . Pero cuando se sale de este ámbito controlable por la
estación emisora , la propia red decide la utilización de servicios de
datagrama externo o servicio de circuito virtual externo para sus
comunicaciones ( ocultos al usuario o emisor ) . Para los servicio externos hay una serie de consideraciones a seguir :
- Si
se utilizan operaciones de datagrama interno y servicios de datagrama
externo , al haber errores , no hay pérdidas de tiempo en establecer
nuevas conexiones ni se necesitan muchos espacios de almacenamiento .
- Si
se utilizan operaciones de circuitos virtuales internos y servicios de
circuitos virtuales externos , se mejoran las prestaciones para
transmisiones de grandes grupos de información y de acceso a terminales
remotos .
Encaminamiento
Características
La función de encaminamiento tiene estos requisitos :
- Exactitud.
- Sencillez.
- Robustez: es la capacidad para redirigir el tráfico a zonas seguras cuando hay fallos.
- Estabilidad:
es posible que si un sistema es muy robusto, se convierta en inestable
al reaccionar demasiado bruscamente ante situaciones concretas.
- Imparcialidad:
hay sistemas que premian, en aras de optimalidad, las conexiones
cercanas frente a las más lejanas, con lo que la comunicación entre
estaciones alejadas se dificulta.
- Optimización:
es posible que la robustez y la imparcialidad reporten un coste
adicional de cálculo en cada nodo, lo que implica que ya no es el
sistema más óptimo.
- Eficiencia: lo mismo ocurre con la eficiencia.
Criterios sobre prestaciones
Hay
dos formas de elegir un encaminamiento eficiente: una es elegir el
camino más corto (la distancia entre la estación emisora y la receptora
es la mínima) y otra es elegir el menor número de saltos (entre la
estación emisora y la receptora hay el menor número de nodos). En aplicaciones reales se suele elegir la del camino más corto.
Lugar e instante de decisión
El
instante en que se decide hacia dónde se enviará un paquete en un nodo
es muy importante. En datagramas, esto se produce una vez por paquete.
En circuitos virtuales se produce una vez por petición de llamada. Hay
dos lugares donde se puede decidir hacia dónde debe enviarse un paquete
desde un nodo: una es en el propio nodo (encaminamiento distribuido) y
otra en un nodo señalado para esta tarea (encaminamiento centralizado).
Esta última forma tiene el inconveniente de que si este nodo se
estropea, el encaminamiento de todos los nodos que dependen de este
nodo de encaminamiento es imposible, y todos los nodos serán
inservibles. Hay otra forma de controlar el encaminamiento, y es en la propia estación de origen.
Estrategias de encaminamiento
-
Encaminamiento estático:
Cada nodo encaminará sus datos a otro nodo adyacente y no cambiará
dicho encaminamiento nunca (mientras dure la topología de la red).
Existe un nodo de control que mantiene la información centralizada.
Como cada nodo encaminará sus datos sólo a un nodo adyacente para cada
nodo destino posible, sólo es necesario almacenar estos contactos entre
nodos adyacentes y no todos los caminos entre todos los nodos de la
red.
En
el
nodo central se almacenan todas las tablas de encaminamientos, pero
en cada nodo sólo hay que almacenar las filas que conectan ese nodo con
el siguiente para conseguir el encaminamiento a cada nodo posible
destino de la red. Este sistema es muy eficiente y sencillo pero poco
tolerante a fallos en nodos adyacentes, ya que sólo puede encaminar a
uno.
-
Inundaciones:
Consiste en que cada nodo envía una copia del paquete a todos sus
vecinos y éstos lo reenvía a todos sus vecinos excepto al nodo del cuál
lo habían recibido. De esta forma se asegura que el paquete llegará a
su destino en el mínimo tiempo posible. Para evitar que a un nodo
llegue un paquete repetido, el nodo debe guardar una información que le
haga descartar un paquete ya recibido.
Esta
técnica, al ser muy robusta y de coste mínimo, se puede usar para
mensajes de alta prioridad o muy importante. El problema es la gran
cantidad de tráfico que se genera en la red . Esta técnica libera de
los grandes cálculos para seleccionar un encaminamiento.
-
Encaminamiento aleatorio:
Consiste en que en cada nodo, se elegirá aleatoriamente el nodo al cuál
se va a reenviar el paquete. De esta forma, se puede asegurar que el
paquete llegará al destino pero en un mayor tiempo que en el de
inundaciones. Pero el tránsito en la red es mucho menor. Esta técnica
también libera de cálculos para seleccionar el encaminamiento.
-
Encaminamiento adaptable:
Consiste en que la red va cambiando su sistema de encaminamiento
conforme se cambian las condiciones de tráfico de la red. Para
conseguir esto, los nodos deben de intercambiar información sobre
congestión de tráfico y otros datos.
En
estas técnicas de intercambio de información entre nodos, pueden
hacerse intercambios entre nodos adyacentes, todos los nodos, o incluso
que haya un nodo central que coordine todas las informaciones. Los inconvenientes principales son :
- El costo de procesamiento en cada nodo aumenta.
- Al intercambiar información de nodo en nodo, aumenta el tráfico.
- Es una técnica muy inestable.
Las ventajas:
- El usuario cree que aumentan las prestaciones.
- Se puede ayudar en el control de la congestión.
X.25
Es
el protocolo más utilizado. Se usa en conmutación de paquetes, sobre
todo en RDSI. Este protocolo especifica funciones de tres capas del
modelo OSI: capa física, capa de enlace y capa de paquetes. El
terminal de usuario es llamado DTE, el nodo de conmutación de paquetes
es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de circuitos
virtuales externos.
Servicio de circuito virtual
Este
sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos : llamadas
virtuales y circuitos virtuales permanentes . En el primer caso , se
requiere establecimiento de conexión o llamada inicial , mientras que
en el segundo no .
Formato de paquete
Cada
paquete contiene cierta información de control, como por ejemplo el
número de circuito virtual. Además de paquetes de datos, se transfieren
paquetes de control en los que figura el número de circuito virtual
además del tipo de información de control. Existen
prioridades en los envíos de paquetes. Existen paquetes de reinicio de
circuitos cuando hay un error, de reinicio de todo el sistema y de
ruptura de conexión.
Multiplexación
Se
permite la conexión de miles de circuitos virtuales, además de
full-duplex. Hay varios tipos de circuitos virtuales, fijos, de
llamadas entrantes a la red, de llamadas salientes, etc...
Control de flujo
Se usa protocolo de ventana deslizante.
Secuencias de paquetes
Se
permite el envío de bloques grandes de datos . Esto lo hace dividiendo
los datos en paquetes de dos tipos , los grandes con el tamaño máximo
permitido y paquetes de restos de un tamaño menor al permitido.
Índice
(17/12) (DanielMartín)
3.2.3 Congestió de circuits virtuals
- La congestió a una
xarxa es el fenòmen produït quan a la red (o part de ella) se li
ofereix més tràfic del que pot processar. Es dóna qua el nombre de
paquets a la xarxa s'aproxima al seu límit de capacitat de gestió.
- Com
es tracten de xarxes de cues finites quan s'omplen el conmutador
elimina trames. A més, la congestió d'un node afecta als que transmeten
dades cap a el i així s'espandeix per la xarxa, provocant retards
generalitzats.
- L'objectiu
del control de la congestió és mantenir el nombre de paquets per sota
del llindar a partir del qual el rendiment de la xarxa decau
dramàticament.
- Normalment superar un ús del 80% és crític.
Imágen «congestion_tiempo.gif» no disponible Imágen «congestion_entregados.png» no disponible
- Paràmetres d'un node:
- Càrrega: Ritme de recepció de paquets.
- Rendiment: Ritme de transmissió de paquets.
- Potència: Raó entre el rendiment i el temps de viatge dels paquets.
- Cos
es tracten de xarxes de cues finites i a mès tenim un cert temps de
processament el rendiment sempre serà menor que la càrrega. En el cas
de congestió el nostre rendiment tendirà a 0.
- Mètodes de control.
- S'utilitza
un sistema de buffers al conmutadors per enmagatzemar els paquets que
arriben alhóra. Consta de dues cues per port, una d'entrada i una altra
de sortida.
- Cicle normal d'un paquet:
- -
Quan arriba un paquet s'enmagatzema a la cua d'entrada del port on
arriba. - S'aplica un algoritme d'encaminament per decidir per quin
port es retransmetrà el paquet. - El paquet es transferit a la cua de
sortida del port per on s'ha decidit retransmetre.
- Quan el ritme d'arribada més gran que temps de processament s'exhaureix la memòria i es perd el paquet (dropped)
- Com evitem aquets situació? Mitjançant un control de flux global
Estrategias de control:
-
Descartar
cualquier paquete de entrada para el que no exista memoria confiando en
los rasgos de integridad, que automáticamente permiten la retransmisión
en las redes. Causa retransmisiones, y ese aumento resultante en la
carga no es óptimo.
-
Implementar algún tipo de control de flujo sobre sus vecinos de forma que el tráfico sea manejable.
Control de flujo vs Control Congestión
- Control de congestión: intenta asegurar que la subred sea capaz de transportar el tráfico ofrecido.
- Control
de flujo: tráfico punto a punto entre un transmisor y un receptor.
Evita que un transmisor rápido sature a un receptor lento.
- El control de flujo es una técnica más de control de congestión.
Técnicas de Control de Congestión:
- Bucle
Abierto: La idea es prevenir e intentar solucionar el problema antes de
que se produzca. Para ello hay que diseñar la red de manera adecuada,
actuando sobre diferentes parámetros a diferentes niveles. Niveles en
los que se actúa:
- Transporte
- - Retransmitir si vencen los temporizadores - Descarte de tramas. Desorden en mensajes. - Control de flujo (ventanas).
- Red
- -
Descarte de paquetes. - C.V. vs Datagramas. - Algoritmos de
encaminamiento: balanceo de carga entre líneas. - Tiempo de vida de los
paquetes.
- Enlace
- - Parecido a los anteriores, pero entre nodos. - Colas de los routers (teoría de colas). - Asentimientos: piggybacking
- Bucle
Cerrado: Son métodos reactivos, es decir, se actúa cuando aparece el
problema, basándose en el presente estado de la red. Suelen hacerse en
tres fases:
- Monitorización: para detectar cuándo y dónde sucede la congestión:
- - Ocupación de enlaces y buffers. - Porcentaje de paquetes descartados. - Número de retransmisiones. - Retardos y jitter.
- Reacción: enviar información a los puntos en los que se pueda actuar contra la congestión.
- -
Enviar paquetes especiales a las fuentes. - Utilizar bits reservados en
el campo de control del protocolo. - Enviar paquetes solicitando
información explícita sobre congestión.
- Ajustar la operación del sistema.
- - Reducir velocidad. - Prohibir nuevas conexiones. - Tirar paquetes.
Otra clasificación:
- Contrapresión:
Envía paquetes de retorno a los nodos fuente que encuentran un buffer
lleno. Extiende el problema de un segmento a otros segmentos,
propagándolo.
- Técnica punto a punto
- Se puede propagar hacia atrás
- Se puede utilizar a nivel de enlace o de conexiones lógicas:
- Contrapresión en conexiones lógicas con mucho tráfico, sin afectar a las de menor carga.
- -
Se envían señales falsas de detección de colisión o envío de paquetes
falsos al nodo originador de la saturación. - Nodo a nodo: el receptor
frena al emisor (control de flujo a nivel de enlace; existe en X.25,
pero no FR, ATM o IP).
- Paquetes de obstrucción
- Paquetes
de control especialitzados o bits en piggybacking de petición de
ralentitzación entre nodo congestionat (o destino) i el nodo origen
cuando hay congestión o peligro de que la haya.
- Paquete generado por un nodo congestionado hacia un nodo origen.
- Ejemplo: Paquete Ralentización del Emisor (Source Quench) usado en ICMP.
- Posible enviar paquete de obstrucción antes de llegar a la congestión.
- Es una técnica ineficiente.
- Señalización implícita de congestión
- Para configuraciones no orientadas a conexión.
- El propio emisor detecta la posible congestión:
- - Aumenta el retardo de propagación. - Se rechazan paquetes.
- Responsabilidad de los sistemas finales y no de los nodos intermedios.
- Señalización explícita de congestión
- La red alerta a los sistemas finales de la congestión y éstos toman medidas para reducir la carga.
- Sentido de la señalización:
- - Hacia atrás - Hacia adelante
- Técnicas de Señalización Explícita divididas en tres categorías:
- -
Binarias: El nodo congestionado activa un bit en un paquete. El emisor
disminuye su flujo de tráfico por la conexión lógica. - Basadas en
crédito: Cuando el emisor agota su crédito, debe esperar a que se le
conceda más. -
Basadas en velocidad: El emisor tiene un límite en la velocidad de
transmisión por una conexión lógica. Los nodos intermedios pueden
enviar paquetes hacia el emisor para variar dicho límite.
Algoritmos de Control de Congestión
- Descarte de paquetes (bucle cerrado):
- Cuando un nodo tiene saturados sus recursos (buffers), se tiran paquetes:
- - Datagramas se pierden. - C.V. se retransmite.
- Problema 1: si el paquete recibido es un ACK y se tira por no tener espacio para guardarlo, se origina una retransmisión.
- - Solución: reservar posiciones en el buffer para análisis de tráfico. Si es ACK se acepta y si no, se tira.
- Problema 2: ¿Cómo se asignan buffers a las lineas de entrada y de salida?
- - Existen tres tipos de técnica para realizar esa asignación:
- -
Asignación
dinámica (en base al uso): No es eficiente, porque si una
línea se carga, acapara todos los recursos (inanición de las otras). -
Asignación fija: No es eficiente ya que podemos tener líneas con
buffers vacíos y otras saturadas. -
Subóptima: Mezcla de las anteriores. Se reserva un número fijo de
posiciones en el buffer para cada línea y el sobrante se asigna
dinámicamente.
- Paquetes reguladores (bucle cerrado)
- También conocidos como choke packet. Los nodos monitorizan las líneas de salida, asociándoles un peso en función del uso:
- -
Un = a*U(n-1) * (1-a)*f - f: 1=transmitiendo actualmente; 0=No se
transmite actualmente). - a: Importáncia de la história reciente; entre
mayor sea a mas se tiene en cuenta al tomar decisiones.
- Si se tiene que encaminar por una línea en alerta:
- -
Se envía al origen un paquete regulador. - El paquete se encamina
normalmente, activando un bit que informa a los siguiente nodos que el
origen está avisado.
- Recibido el aviso, el origen:
- - Disminuye el tráfico. - Pasado un tiempo sin recibir paquetes de regulación, se vuelve a subir la tasa.
- Variaciones:
- -
Mandar paquetes reguladores con información de estado (grave, muy
grave, etc.) - Monitorizar también el tamaño de las colas. - Pedirle al
nodo anterior, que encamine por otro nodo.
- Traffic Shapping (bucle abierto)
- Objetivo:
adecuar el tráfico de salida de un host con independencia de los
patrones de tráfico generado, evitando ráfagas. Se trata de mantener el
tráfico constante, en definitiva, regular la tasa media de transmisión.
- Relación con protocolos de ventana:
- -
El protocolo de ventana limita el número de paquetes en tránsito, pero
no la velocidad con la que se ponen en la red. - El traffic shapping
regula la tasa a la que la información es enviada a la red.
- IMPORTANTE: se requiere un acuerdo entre el usuario y el proveedor de red.
- -
Si el tráfico inyectado se adecúa al perfil pactado, el proveedor cursa
dicho tráfico por la red. De otra forma, el tráfico se tira.
- Ejemplos:
- - Leaky Bucket
- -
Este mecanismo convierte un flujo desigual de paquetes de un host, en
un flujo continuo de paquetes hacia la red, moderando las ráfagas.
Imágen «leaky_bucket.png» no disponible
- - Ejemplo:
- (a) Salida del host (b) Salida del bucket
Imágen «leaky_bucket2.png» no disponible
- - Implementación:
- -
El leaky bucket consiste en una cola finita. - Al llegar un paquete, si
hay espacio, se almacena. En caso contrario, se descarta. - En cada
pulso de reloj, se transmite un paquete (si existe)
- Usado en redes ATM.
- - Token Bucket
- - Se permite picos de tráfico durante un pequeño intervalo. - Funcionamiento:
- -
La cubeta (bucket) contiene fichas (tokens). - Las fichas se insertan
en la cubeta cada T seg. - Para transmitir, el emisor debe consumir una
ficha. - Si no existe ficha, se espera.
Imágen «token_bucket.png» no disponible
- - Parámetros importantes:
- -
C capacidad de la cubeta (MB/s) - p=1/T, tasa de creación de tokens
(Bytes/s) - M capacidad de la línea (Bytes) - S duración de la ráfaga
(segundos)
- C + p * S = M * S S = C / (M - p)
- Ejemplo (sobre la entrada del ejemplo anterior, 25Mbps durante 40 ms)
Imágen «token_bucket2.png» no disponible
Fuentes:
http://seritel.teleco.ulpgc.es/trabajos/switch/lim_men.html
http://www.it.uc3m.es/~pablo/asignaturas/rysc1/alumnos/05-Congestion.pdf
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3.3 Tecnologies
(20/12) ()
3.3.1 Frame Relay(FR)
Introducción
Frame
Relay surgió como un estándar de facto (1990), producido por un grupo
de varios fabricantes de equipos. Nació para cubrir necesidades del
mercado no satisfechas hasta el momento en el sector de las
comunicaciones. Se trataba de una solución transitoria, pero que ha
logrado una gran aceptación, y su papel en la actualidad es importante.
El estandar de facto evolucionó hacia varios estándares oficiales, como son:
- FR Forum (Asociación de Fabricantes): Cisco, DEC, Stratacom y Nortel.
- ANSI: fuente de normativas Frame-Relay.
- ITU-T también dispone de normativa técnica de la tecnología Frame-Relay.
Sin embargo, estas tres fuentes de normas no siempre coinciden (ambigüedad), cosa que no pasaba en X.25.
Las principales carencias y limitaciones que presenta X.25 son:
- X.25
es un estándar que impone una sobrecarga de procesamiento muy grande.
Esta complejidad tan elevada impide operar a velocidades de línea
altas. Un ejemplo es que, en la práctica, la ventana del nivel 3 impone
limitaciones en velocidad.
- Hay
que tener en cuenta que una red de conmutación tiene recursos
compartidos, y su funcionamiento depende de la carga de la red (a mayor
carga el retardo se incrementa y el flujo disminuye). Como no resulta
posible predecir el estado de la red, no sabemos cuanto tardará en
transmitirse un paquete, ni podemos garantizar un caudal mínimo. Es
decir: X.25 no garantiza Calidad de Servicio (QoS). Este problema se ha
resuelto en Frame Relay, y existen garantías respecto al caudal.
- El
rango de caudales en acceso en que X.25 opera normalmente va desde
1.2Kb/s hasta 64 Kb/s. Existen equipos que permitirían operar a una
velocidad mucho mayor en la línea de acceso. Pero eso implicaría una
congestión mayor en las líneas troncales (que conectan sistemas
intermedios) de la red. Y precisamente lo que resultaría muy costoso
económicamente es aumentar las velocidades a las que operan estos
sistemas intermedios.
- Una
aplicación muy importante de X.25 es el teleproceso o acceso a un
mainframe desde terminales remotos. La velocidad de 64 Kbps sí puede
resultar suficiente para cualquier terminal, pero es una cifra escasa
para la línea que conecta al superordenador con la red.
- Otras
aplicaciones que no satisface X.25 son una rápida y efectiva
interconexión de LANS, así como aplicaciones multimedia con udio y
vídeo en tiempo real.
- Otra
diferencia de Frame Relay respecto a X.25 es la separación entre el
plano de usuario y el plano de control. Existen dos arquitecturas de
protocolos diferentes para los datos de usuario y los datos de control.
En X.25 los procedimientos de control y los datos de usuario utilizaban
los mismos medios, y eso daba lugar a problemas en casos de congestión.
- Algo
más a tener en cuenta es que la mejora de los medios de transmisión (Pe
baja) a convertido en innecesario el complejo control de errores que
proporcionaba X.25.
Tecnología Frame Relay
- Es un protocolo de Acceso a Subred (regula interfaz usuario-red)
- El funcionamiento interno no está normalizado (igual que en X.25), por lo que sólo lo está el interfaz usuario-red.
Imágen «frame1.jpg» no disponible
- Frame-Relay posibilita tráfico impulsivo, así como múltiples terminales de usuario.
- Frame-Relay
ofrece una simplificación de los servicios que ofrece. Para comprender
mejor el por qué de las simplificaciones que ofrece Frame-Relay,
pasemos al siguiente ejemplo:
Línea de 2 Mbps.
Paquetes de aproximadamente 131 octetos (~ 1000 bits).
El
nodo asociado a esta línea debería procesar paquetes cada , y el hecho
de tener varias líneas accediendo a cada nodo, así como saliendo de el,
encarecería demasiado los equipos
En Frame-Relay, para reducir este coste, se realizan las siguientes simplificaciones de protocolo:
- Separación (funcional) del Plano de Usuario y Plano de Control:
- (NOTA:
Plano de Usuario: parte de la arquitectura de protocolo por la que
circulan los datos del usuario. Plano de Control: parte de la
arquitectura de protocolo por la que circulan datos entre el usuario y
la red para supervisar la red)
- En
X.25, estos planos no estaban separados, lo que complicaba el diseño de
los equipos. La separación en Frame-Relay se debe a que se tiende a
diseñar en el equipo una parte distinta para procesar cada plano, ya
que la característica deseada para el usuario es conseguir MAS CAUDAL,
y para el de control, tener FLEXIBILIDAD (se tiende a la implementación
software de los equipos en el plano de control y hardware en el plano
de usuario).
- Simplificaciones en el Plano de Usuario:
- o
Suprime el Nivel 3 del plano de usuario. Pero como Frame Relay ofrece
un servicio orientado a conexión, nos surge la siguiente pregunta: ¿Qué
ocurre con el establecimiento y liberación de las llamadas? Pues que se
lleva al plano de control del nivel 3. ¿ Y con la función de
multiplexión de conexiones ? La función de multiplexión se pasa al
nivel 2 en FR. o Suprime funciones del Nivel 2 en el plano de usuario.
Por tanto, tenemos lo siguiente:
|
X.25 (Nivel 2) |
Frame-Relay (Nivel 2) |
|
Generación / Reconocimiento de Flags |
Generación / Reconocimiento de Flags |
|
Transparencia |
Transparencia |
|
Código de redundancia |
Código de redundancia |
|
Descarte de Tramas (con CRC inválido) |
Descarte de Tramas (con CRC inválido) |
|
Retransmisiones |
--- |
|
Almacenamiento de tramas pendientes de ACK |
--- |
|
Asentimiento de tramas |
--- |
|
Generación de tramas REJ |
--- |
|
Tratamiento de RR/RNR |
--- |
|
Cuenta de retransmisión |
--- |
|
X.25 (Nivel 3) |
Frame-Relay (Nivel 3) |
|
Multiplexación |
--- (se lleva al nivel 2) |
|
Control de Flujo (RR/RNR) |
--- |
|
Control de Interrupciones |
--- |
|
Numeros de Secuencia |
--- |
|
Establecimiento / liberación de llamadas |
--- (se hace en el plano de control) |
|
(... y mas funciones ...) |
--- |
Así pues, los equipos que procesan las tramas deben realizar un procesamiento menor.
Servicio Frame Relay
- Orientación a conexión (CO).
- Es
no fiable, con garantías de caudal mínimo, por lo que se acepta que
proveedor pierda datos (PDUs). Con fiable nos referimos a que tramas
errores pueden ser detectadas y descartadas en los nodos de la red
(comprobando el CRC) sin avisar a los sistemas finales. Esta no
fiabilidad es, por supuesto, fruto de las simplificaciones en el
protocolo comentadas anteriormente.
Las
perdidas de datos en Frame-Relay no son preocupantes si disponemos de
un protocolo de Nivel Superior que resuelva el problema para las
aplicaciones que no toleren perdidas de datos. A pesar de esto, la no
fiabilidad es muy baja, ya que los medios de transmisión tienen una
probabilidad de error (Pe) bajísima.
- QoS: El cliente tiene garantizadas (por contrato) las prestaciones que obtendrá de la red.
Frame-Relay ofrece dos tipos de conexiones:
- o Circuitos Virtuales Permanentes(PVC): están definidos en todos los estándares. o
Circuitos Virtuales Conmutados (CVC): Éstos solo han sido definidos en
el estandar propuesto por la ITU-T y no por el estandar de facto.
El
servicio que suelen ofrecer los operadores de redes FR sólo incluye
PVC´s, y es utilizado típicamente para dar servicios de comunicaciones
dentro de una corporación.
Arquitectura de protocolos
Introducción
En
cada sistema final y sistema intermedio, tenemos dos arquitecturas
distintas y separadas: la correspondiente al plano de usuario y la
correspondiente al plano de control.
- Plano de Usuario: (a) Nivel Físico (dos opciones):
- o Línea de Serie (interfaces físicas: V.35, G.703) o RDSI (BRI, PRI)
(b) Nivel de Enlace: en la recomendación de ITU-T, el protocolo utilizado es LAP-F.
- Plano de Control (en la práctica no se utilizan):
- o
Se
instala sobre el mismo plano de usuario, utilizando el mismo nivel
físico, excepto en RDSI, que se utiliza el Canal D para el plano de
Control. o Nivel 2: el mismo que RDSI, es decir, LAP-D. o Nivel 3: Se
usa el protocolo Q.933 (similar al Q.931 usado en establecimiento y
liberación de llamadas en RDSI).
NOTA: a nivel físico, existirá una separación de los flujos de información de usuario y de control.
- Plano
de Gestión: Se identifican dos protocolos: ILMI (Interin Local
Management Interface) y CLLM (Consolidated Link Layer Management)
Formato de trama
Nos
referimos al formato existente en el plano de usuario. En este formato
no se establece una longitud máxima de trama, pero debe ser un múltiplo
entero de octetos (es decir, la trama está alineada a octeto), lo cual
se puede observar en la figura. Conviene destacar que el protocolo
define también el orden de transmisión de los bits de la trama por
línea. Este orden es, según se ha querido dar a entender con la figura,
de derecha a izquierda. La transmisión es en serie por la línea y un
bit va detrás de otro. Un sistema final o intermedio que reciba una
trama debe saber el significado de cada bit que le llega, y este
significado depende del orden de ese bit dentro de su trama.
Imágen «frame2.jpg» no disponible
- CRC
(también llamado FCS): Código de detección de errores. Es un código
cíclico. Es necesario, ya que cuando se detecta una trama con error, se
descarta.
- DATOS: .
En este campo es donde van los datos del Nivel superior, es decir, esta
información se mete en la trama y, en recepción, se pasa directamente
al nivel superior. Su longitud máxima no está definida en el estándar
de facto (no está normalizada), pues no se pudo llegar a un acuerdo.
Normalmente los operadores de redes FR la sitúan alrededor de 1600
bytes. Esta gran diferencia con X.25 (128 octetos) es debida a la
escasa Pe. El Nivel superior entrega los datos, y estos son
encapsulados en una trama. Por último, añadir que este campo está
alineado a octeto, es decir se exige al usuario del servicio que
entregue un número entero de octetos.
- FLAG:
Tiene el mismo formato que en LAB-B (01111110), y también se utiliza
para separar tramas consecutivas. Cuando no hay tramas que transmitir,
se generan guiones continuamente.
- CAMPO
DE CONTROL: Llamamos campo de control a los bytes que siguen al Flag y
que están por delante de los Datos de usuario. Puede tener varios
formatos (como en X.25), pero normalmente suele tener 16 bits de
longitud (2 octetos):
Imágen «frame3.jpg» no disponible
- o
DLCI:
Data Link Circuit Identifier. Estos diez bits son el
identificador de conexión de enlace de datos. Permite definir hasta
1024 circuitos virtuales. Ya habíamos avanzado que la función de
multiplexión se realiza en el nivel 2, y con el DLCI se identifica al
canal lógico al que pertenece cada trama. Los números de canal lógico
se asignan por contratación. Equivale al NCL de X.25. o
E A: Extended Address. Campo de extensión de dirección. Puesto que se
permiten más de dos octetos en el campo de control, este primer bit de
cada octeto indica (cuando está marcado con un '0') si detrás siguen
más octetos o bien (cuando está marcado con un '1') si se trata del
último del campo de control. Emplear más de dos bytes resulta bastante
infrecuente y se utiliza en el caso de que la dirección de multiplexión
(en el campo DLCI) supere los 10 bits. o
C R: Bit de Comando / Respuesta. Es parecido al bit "Q" de X.25, y al
igual que ocurría con éste, no es un bit utilizado por la red. Se
introduce por compatibilidad con protocolos anteriores, como los del
tipo HDLC. Cuando el protocolo de enlace es fiable, utilizan este bit.
o F C, B C y F C: Bits para control de congestión y se verán más
adelante en este tema.
Los
sistemas pueden almacenar las tramas de formas diferentes. No olvidemos
que la representación interna de la información dentro de un sistema
puede tener diferentes significados, según el convenio que haya
adoptado la implementación de esa máquina. Existen los convenios
extremista mayor y extremista menor (Big-Endian y Little- Endian en
inglés), y éstos, a su vez pueden estar referidos a bits, bytes o
palabras. El sistema debe tener esto en cuenta para operar
adecuadamente con los bits que tiene almacenados, y al transmitir o
recibir bits de tramas, hacerlo en el orden que establece el protocolo.
(NOTA:
La velocidad de llegada de tramas al nodo depende de la longitud de las
tramas y del caudal. El nodo a de ser capaz de procesar las tramas
según llegan. Luego, el que se queden en el nodo y tarden en salir es
otra cosa, y depende del tráfico)
Imágen «frame4.jpg» no disponible
Vemos
como, a diferencia de X.25, en Frame-Relay tendremos DLCIs diferentes
en el UNI para datos entrantes y salientes de la red. Además, cada
circuito se trata de un CVP, y no de un CVC.
Control de la congestión
El control de congestión no es una función local, sino global (participan todos los sistemas). Veamos algunos conceptos:
Imágen «frame5.jpg» no disponible
Tráfico ofrecido: Imágen «imagen1.gif» no disponible
Tráfico cursado: Imágen «imagen2.gif» no disponible
Por la gráfica siguiente, queda claro que el objetivo de la tecnología de redes será evitar entrar en la zona de congestión.
Imágen «frame6.jpg» no disponible
Pero, ¿ por qué tiene esta forma la gráfica?
- o En redes de medio compartido, la red pierde tiempo en solucionar las colisiones. o
En redes sin medio compartido, esta gráfica se debe a la limitación de
la capacidad de conmutación de los nodos. Cuando a un nodo le llegan
datos que no puede cursar, los descarta, quedándose sin llegar a su
destino (curva cae)
El
intentar no llegar a esta Zona de Congestión, es decir, procurar que se
curse la mayor cantidad de tráfico ofrecido, significa utilizar
técnicas de congestión.
Los
controles de congestión consisten en técnicas estadísticas, nunca
deterministas. En Frame-Relay, esta función está implementada en parte
en el Plano de Usuario.
En
X.25 el control de congestión se realizaba mediante el Control de Flujo
(se detienen fuentes cuando se detecta tráfico excesivo en algún punto
del circuito virtual). En Frame-Relay se usa el mecanismo de
NOTIFICACIÓN Y DESCARTE:
"Cuando
se detecta una zona congestionada, se notifica al usuario que envía los
datos que pasan por esa parte de la red, el cual disminuye la tasa de
tráfico inyectado. Si el usuario no lo hace, la red descartará los
datos que considere oportuno (aceptable, ya que F-R es un servicio no
fiable). Esta pérdida, si es de porcentaje elevado, provoca el cese del
funcionamiento a las entidades de nivel superior, por lo que el usuario
intentará evitar este tipo de situaciones".
Debemos recordar que en Frame-Relay, este descarte de tramas tiene lugar a Nivel 2.
La
implementación de la técnica de NOTIFICACIÓN Y DESCARTE se realiza
mediante los campos FECN, BECN y DE en el campo de control de la trama
que ya fueron introducidos anteriormente:
- FECN (Forward Explicit Congestion Notification): Notificación de congestión en el sentido de la transmisión.
- BECN (Backward Explicit Congestion Notification): Notificación de congestión en el sentido contrario a la transmisión.
- DE (Discard Eligibility): Las tramas que tienen este bit a "1" son susceptibles de descarte en situaciones de congestión.
El bit BECN y el FECN se usan para avisar que hay congestión (la red los cambia de 0 a 1 y viceversa):
Imágen «frame7.jpg» no disponible
Hay
que señalar que la congestión es unidireccional, pues puede haber
caminos distintos para los dos sentidos de la transmisión y mientras
uno puede estar sufriendo problemas de tráfico (congestión), el otro
puede no tenerlos. Los bits FECN y BECN notifican congestión a los dos
extremos de una conexión de la siguiente forma: A una trama que
atraviesa una zona congestionada se le pone su bit FECN a '1'. La red
identifica las tramas de esa conexión que circulan en sentido contrario
y en ellas marca el bit BECN también a '1'.
Es
decir, la red F-R sólo notifica la congestión al origen y al destino, y
del N. Superior dependerá seguir estas indicaciones (indicando al N.
Superior del origen que reduzca la tasa, etc.) o no hacerlo, en cuyo
caso, F-R procederá a descartar tramas.
QoS
Es
posible contratar para cada conexión una calidad de servicio distinta.
Dicha calidad está definida mediante ciertos parámetros:
- CIR
(Committed Information Rate) (bits/s): Es la tasa de información
comprometida, es decir, el caudal medio garantizado que la red se
compremete a dar en una conexión durante un intervalo de tiempo
definido (Tc). Es un parámetro asociado a cada sentido de la
transmisión de cada circuito virtual.
Se define una relación entre el tiempo real y el volumen de información transferida:
Imágen «frame8.jpg» no disponible
- Tc
(Commited rate measurement interval): Intervalo de observación (es el
tiempo hasta el cual ha sido representado la gráfica anterior).
Parámetro del algoritmo para calcular el CIR).
- C·Tc : Máximo volumen de información que se podría cursar en Tc (es lo que posibilita el canal).
El
caudal físico (C) de la línea de acceso también se contrata. Así el
operador dimensiona la red en función de los parámetros contratados por
sus abonados.
En
el interfaz usuario-red se controla, para cada circuito virtual, que
los usuarios se ajusten a los parámetros Bc, y Be que han negociado. Si
la red está bien diseñada no debe perder datos que no superen el
tráfico comprometido.
Definimos dos zonas en el diagrama:
- Bc
(Committed burst size): Es el volumen de información comprometida:
durante el intervalo Tc la compañía se compromete a transmitir un
volumen Bc.
- Be
: Volumen de información en exceso: la información cursada durante el
intervalo Tc que exceda de Bc + Be no se sabe si llegará o no a su
destino (la compañía no lo garantiza). El volumen de información que
exceda de Bc + Be seguro que no llegará.
Este método se aplicará para cada circuito virtual de ingreso a la red.
Existe
un bit en la trama (bit DE) que es activado por la red en tramas que
superen Bc (es decir aquellas que pertenezcan a Be) para indicar que
esas tramas deberían ser descartadas en preferencia a otras, si es
necesario. El servicio permite que el propio usuario también pueda
marcar este bit para indicar la importancia relativa de una trama
respecto a otras (en este caso, estas tramas no se contabilizan como
pertenecientes a la zona bajo Bc, sino como perteneciente a la zona
sobre Bc y bajo Bc + Be, no contando para el CIR).
(NOTA: La mayoría de las compañías sólo definen el parámetro Be.)
El
parámetro C·Tc está asociado a la capacidad física de las líneas, y es
lo primero que contrata el abonado. Luego, sobre esa línea física, se
definen mallas de circuitos virtuales , cada uno con su CIR asociado.
Bc = CIR·Tc
El
CIR no es la capacidad física a la que se transmite. Esa velocidad es
la de la capacidad del canal. El CIR sólo es el caudal medio
(estadístico).
Si
el Tc se toma grande, existe la posibilidad de transmitir grandes picos
de información en algunos momentos y nada de información en otros. Por
tanto, un Tc pequeño nos garantiza el que la transmisión sea más
homogénea (esto interesa a la empresa, ya que así se evita
sobredimensionar las redes).
Algunas preguntas al respecto:
Pregunta:
Manteniendo el CIR, ¿qué le conviene más a un abonado, un Tc grande o
pequeño? Al usuario le resulta atractivo que Tc sea muy grande, porque
Bc también lo será, y aunque en media se deba mantener la velocidad
CIR, está capacitado para enviar ráfagas de datos mayores, pues el
límite de datos máximo (Bc) ha aumentado.
Para
el operador es conveniente que Tc baje. Con Tc grande, si todos los
usuarios deciden mandar simultáneamente ráfagas de tráfico de longitud
máxima Bc, podría encontrar problemas para cursar todo el tráfico por
la red
Generalmente
cuando se envía una trama se desconoce el estado de la red. Tramas por
encima de Bc son susceptibles de ser descartadas cuando la congestión
de la red aumenta en las rutas que atraviesan dichas tramas. Por ello
la red notifica este aumento de la probabilidad de descarte de tramas
mediante los bits FECN y BECN. Se requiere que los terminales actúen de
forma coherente y reduzcan el tráfico enviado a la red, porque de lo
contrario las tramas de usuario que superen Bc están en peligro de ser
descartadas en nodos de red congestionados.
Pregunta:
¿Por qué se notifica al destino la congestión? Para que sea consciente
de que se pueden estar perdiendo tramas que tienen marcado el bit DE a
'1', y porque algunos protocolos de niveles superiores tienen capacidad
de control de flujo extremo a extremo y pueden tomar medidas al
respecto.
Multiplexación
Consiste en cursar varias conexiones del nivel superior sobre una sola conexión del nivel inferior:
Imágen «frame9.jpg» no disponible
En F-R, cada conexión de Nivel Inferior cursa una sola conexión de nivel Superior, por lo que no necesito multiplexar.
Se
utilizan DLCIs de 10 bits que, como vimos, no suponen ningún problema,
ya que el número de circuitos virtuales es muy inferior.
Imágen «frame10.jpg» no disponible
La arquitectura de protocolos del interfaz podría ser:
Imágen «frame11.jpg» no disponible
Si
sólo tenemos un DLCI, para poder utilizarlos deberíamos hacer algo como
la arquitectura descrita. Normalmente tenemos un número reducido de
DLCIs (uno o dos).
Plano de control y señalización
- Protocolos ILMI y CLLM
- CLLM - Trama XID (eXchange IDentification) sobre Canal D (ISDN) DLCI = 11?1
XID se utiliza en F-R para llevar la información de CLLM. Si no se utiliza F-R sobre RDSI se utiliza un DLCI determinado.
Independientemente de cual sea la longitud de DLCI, CLLM utiliza el DLCI que tenga el campo todo a 1.
El
protocolo CLLM se utiliza para enviar información de control de
congestión, en aquellos casos en que no hay tramas en sentido contrario
al congestionado (para informar al usuario de la congestión).
El ILMI se puede enviar de dos maneras dependiendo de como esté integrado:
- Trama UI (Unnumbered Information) sobre Canal D (RDSI)
- DLCI = 0?0 (forma más habitual, pues casi no se usa F-R sobre RDSI)
Se
encarga de comprobar el estado del acceso físico. F-R no tiene
temporizador, por lo que supervisa el estado del acceso físico para,
mediante protocolo de señalización, informar de que se ha dañado o hay
errores.
También se encarga de comprobar el estado de cada DLCI (dado de alta o baja).
También
envía mensajes de Status Enquiry/Status: permite sincronizar el equipo
del abonado con el de la red para que ambos estén en el mismo estado
(comprobar si hay línea, que los DLCIs estén funcionando correctamente,
etc).
Imágen «frame12.jpg» no disponible
Conclusiones
Frame
Relay no es un protocolo especialmente diseñado para soportar tráfico
multimedia, audio y vídeo en tiempo real. No hay garantías sobre el
retardo de tránsito, pero en la práctica las redes suelen estar bien
dimensionadas y el retardo de tránsito es pequeño y no varía
apreciablemente.
Además
la disponibilidad de estas redes es muy alta, y por todo ello muchas
compañías usan redes FR para cursar este tipo de tráfico. En general se
considera que son suficientemente buenas para cursar tráfico
telefónico, en el que lo más importante (más que la probabilidad de
error) es tener una elevada disponibilidad.
FUENTE: http://www.it.uc3m.es/~prometeo/rsc/apuntes/frame/frame.html#1%20Introduccion
Índice
(20/12) ()
3.3.2 Asynchronous Transfer Mode (ATM)
Arquitectura de la xarxa (connexió virtual)
Imágen «foto1.jpg» no disponible
-
TP
(Trasmission Path): connexió física entre el sistema final i un
commutador o entre diferents commutadors. El medi físic esta agrupat en
circuits virtuals pels quals hi circularan les cel.les dels circuits
virtuals.
VC
(Virtual Circuit): Es el que rep el nom a la connexió de dos ordenadors
mitjançant una xarxa ATM. Una característica és que totes les cel.les
d'un mateix missatge segueixen el mateix circuit virtual i arriben al
seu destí amb el mateix ordre en que han entrar al circuit.
VP (Virtual Path): És un conjunt de un o més d'un VC
creats per fer mes gestionable aquests circuits virtuals. Es
caracteritza per oferir una conexió o un conjunt de connexions entre
dos commutadors.
Per identificar la connexió virtual usen dos indetificadors : (VPI VCI). Aquest parell de indetificadors es col.loquen en la capcelera de la cel.la ATM.
Aquesta
cel.la ATM (que segons Stallings, és un paquet de tamany fixe on
s'organitza el flux de la informació de cada connexió lògica) té un
tamany de 53 Bytes ("octetos" per al Stallings), 5 dels qual
formen la capcelera, que és on podem trobar el parell de
indentificadors. La resta dels 53 bytes (48 bytes) estan destinats per
a dur les dades (Payload). Una de les avantatges d'utilitzar cel.les
petites es que pot reduir el retard de la cua per a cel.les de alta
prioritat. I seguint amb altes velocitats de ATM, sembla que les
cel.les de tamany constant són més fàcilment communtacbles. També
utilitzar cel.les d'un tamany no varibale fa que la implementació
física també sigui més sencilla.
El format de la capcelera no es el mateix per les interficies usuari-xarxa i el de les cel.les internet a la xarxa.
Índice
(19/12) (DavidSánchez)
3.3.3 Xarxa Telefònica Commutada (XTC), ADSL/xDSL i Cable modem
Ampliació ISP
L'estandar
que s'utilitza en la trasmisió de dades per internet actualment és el
v.44 que permet descarregar-se pàgines dues vegades més ràpid que amb
l'estandar anterior. L'anterior era el v.42 bis. Imágen «compres.jpg» no disponible
DSL
-
Acrònim de l'anglès Digital Subscriber Lines.
Les
seves característiques, ebtre altres són la velocitat, que es elevada
sobre el parell UTP grau de veu. Un problema que podem trobar es que no
funciona sempre, una de les seves limitacions es la distància, encara
que si es pot utilitzar el DSL te un cost molt inferior a les linies
llogades. Hi han diferents tipus de DSL, entre aquest tipus estan els
següents:
Cable-Modem
- Es
un servei creat per a accès a internet o a altres serveis el qual el
proporciona operadors de televisió per cable (encara que hi han altres
operadors que també l'ofereixen) i la velocitat a més a mñes de ser
asimètrica és alta, es a dir, que el rang de velocitats de pujada es de
64 Kbps a 256 Kbps i de descarrega superiors als 10 Mbps.
Índice
(18/12) ()
3.3.4 Enllaços punt a punt
La mayor parte de la infraestructura de redes de área extensa está construida a partir de líneas alquiladas punto a punto.
En
la práctica, la comunicación punto a punto se utiliza de diferentes
maneras. Actualmente, una de las formas más habituales de conectarse a
Internet para un usuario común es a través de un módem y una línea
telefónica. En general, la PC llama al router de su proveedor de
Internet y así actúa como host de la Red. Este método de operación no
es distinto a tener una línea arrendada entre la PC y el router,
excepto que la conexión desaparece cuando el usuario termina la sesión.
Este concepto se ilustra en la siguiente figura:
Tanto
para la conexión por línea alquilada de router a router como para la
conexión conmutada de host a router se requiere de un protocolo punto a
punto de enlace de datos en la línea, para el manejo de marcos de
control de errores y las demás funciones de la capa de enlace de datos.
Según
nos acercamos al medio físico, la diversidad de los mismos provoca que
existan varios protocolos a nivel de enlace de datos para adaptarse a
las peculiaridades de cada medio físico.
Dos
protocolos de este nivel utilizados ampliamente en Internet son SLIP
(Serial Line Internet Protocol) y PPP (Point to Point Protocol).
¿Para qué sirve el protocolo PPP?
El
protocolo PPP proporciona un método estándar para transportar
datagramas multiprotocolo sobre enlaces simples punto a punto entre dos
"pares" (a partir de aquí, y hasta el final de este trabajo,
utilizaremos el término "par" para referirnos a cada una de las
máquinas en los dos extremos del enlace -en inglés es peer-).
Estos enlaces proveen operación bidireccional full dúplex y se asume que los paquetes serán entregados en orden.
Tiene tres componentes:
- Un mecanismo de enmarcado para encapsular datagramas multiprotocolo y manejar la detección de errores.
- Un protocolo de control de enlace (LCP, Link Control Protocol) para establecer, configurar y probar la conexión de datos.
- Una
familia de protocolos de control de red (NCPs, Network Control
Protocols) para establecer y configurar los distintos protocolos de
nivel de red.
Funcionamiento general
Para
dar un panorama inicial del funcionamiento de este protocolo en el caso
comentado, en que un usuario de una PC quiera conectarse temporalmente
a Internet, describiremos brevemente los pasos a seguir:
En
primera instancia, la PC llama al router del ISP (Internet Service
Provider, proveedor del servicio de Internet), a través de un módem
conectado a la línea telefónica.
Una
vez que el módem del router ha contestado el teléfono y se ha
establecido una conexión física, la PC manda al router una serie de
paquetes LCP en el campo de datos de uno o más marcos PPP (esto será
explicado con mayor detalle más adelante). Estos paquetes y sus
respuestas seleccionan los parámetros PPP por usar.
Una vez que se han acordado estos parámetros se envían una serie de paquetes NCP para configurar la capa de red.
Típicamente,
la PC quiere ejecutar una pila de protocolos TCP/IP, por lo que
necesita una dirección IP. No hay suficientes direcciones IP para
todos, por lo que normalmente cada ISP tiene un bloque de ellas y
asigna dinámicamente una a cada PC que se acaba de conectar para que la
use durante su sesión. Se utiliza el NCP para asignar la dirección de
IP.
En
este momento la PC ya es un host de Internet y puede enviar y recibir
paquetes IP. Cuando el usuario ha terminado se usa NCP para destruir la
conexión de la capa de red y liberar la dirección IP.
Luego se usa LCP para cancelar la conexión de la capa de enlace de datos.
Finalmente la computadora indica al módem que cuelgue el teléfono, liberando la conexión de la capa física.
PPP
puede utilizarse no solo a través de líneas telefónicas de discado,
sino que también pueden emplearse a través de SONET o de líneas HDLC
orientadas a bits.
Entramado
La
encapsulación PPP provee multiplexamiento de diferentes protocolos de
la capa de red sobre el mismo enlace. Ha sido diseñada cuidadosamente
para mantener compatibilidad con el hardware mayormente usado.
Sólo
son necesarios 8 bytes adicionales para formar la encapsulación cuando
se usa dentro del entramado por defecto. En ambientes con escaso ancho
de banda, la encapsulación y el entramado pueden requerir menos bytes.
El formato de la trama completa es:
|
Indicador |
Dirección |
Control |
Protocolo |
Información |
Suma |
Indicador |
|
(1 byte) |
(1 byte) |
(1 byte) |
(1 o 2 bytes) |
(variable) |
(2 o 4 bytes) |
(1 byte) |
Todas
las tramas comienzan con el byte indicador "01111110". Luego viene el
campo dirección, al que siempre se asigna el valor "11111111". La
dirección va seguida del campo de control, cuyo valor predeterminado es
"00000011". Este valor indica un marco sin número ya que PPP no
proporciona por omisión transmisión confiable (usando números de
secuencia y acuses) pero en ambientes ruidosos se puede usar un modo
numerado para transmisión confiable. El anteúltimo campo es el de suma
de comprobación, que normalmente es de 2 bytes, pero puede negociarse
una suma de 4 bytes. La trama finaliza con otro byte indicador
"01111110".
Debido
a que los campos indicados anteriormente son utilizados para encapsular
la información fundamental del protocolo, desde ahora nos centraremos
en el siguiente esquema:
|
Protocolo |
Información (y relleno) |
|
(1 o 2 bytes) |
(variable) |
Campo protocolo
Este
campo es de 1 o 2 bytes y su valor identifica el contenido del
datagrama en el campo de información del paquete (cuando hablamos de
"paquete" nos estamos refiriendo al marco de la capa de enlace, que es
en la que opera el PPP; no debe confundirse con los de la capa de red,
manejados por IP). El bit menos significativo del byte menos
significativo debe ser 1 y el bit menos significativo del byte más
significativo debe ser 0. Los marcos recibidos que no cumplan con estas
reglas deben ser tratados como irreconocibles.
Los
valores en el campo de protocolo dentro del rango de 0hex a 3hex
identifican el protocolo de capa de red de los paquetes específicos, y
valores en el rango de 8hex a Bhex identifican paquetes pertenecientes
al protocolo de control de red asociado (NCPs). Los valores en el campo
de protocolo dentro del rango de 4hex a 7hex son usados para protocolos
con bajo volumen de tráfico, los cuales no tienen asociados NCP.
Valores en el rango de Chex a Fhex identifican paquetes de los
protocolos de control de la capa de enlace (como LCP).
Campo información
Puede
tener 0 o más bytes. Contiene el datagrama para el protocolo
especificado en el campo protocolo. La máxima longitud para este campo,
incluyendo el relleno pero no incluyendo el campo de protocolo, es
determinada por la unidad máxima de recepción (MRU), la cual es de 1500
bytes por defecto. Mediante negociaciones, PPP puede usar otros valores
para la MRU.
A la información se le puede agregar un relleno, con un número arbitrario de bytes, hasta llegar a la MRU.
Operación del PPP
Para
establecer comunicaciones sobre un enlace punto a punto cada extremo
del mismo debe enviar primero paquetes LCP para configurar y testear el
enlace de datos. Después de que éste ha sido establecido, el "par" debe
ser autentificado. Entonces, PPP debe enviar paquetes NCP para elegir y
configurar uno o más protocolos de red. Una vez que han sido
configurados cada uno de los protocolos de la capa de red elegidos, los
datagramas de cada protocolo de capa de red pueden ser enviados a
través del enlace. El enlace permanecerá configurado para la
comunicación hasta que una serie de paquetes NCP o LCP cierren la
conexión, o hasta que ocurra un evento externo (por ej., que un timer
de inactividad expire o que se produzca una intervención del
administrador de la red).
Fases de la operación
Fase de enlace muerto (capa física no lista)
El
enlace comienza y termina necesariamente en esta fase. Cuando un evento
externo (como una detección de portadora) indica que la capa física
está lista para ser usada, PPP procederá con la fase de establecimiento
del enlace.
Típicamente,
si se utiliza un módem, el enlace volverá a esta fase automáticamente
después de la desconexión del mismo. En el caso de un enlace hard-wired
esta fase puede ser extremadamente corta, tan solo hasta detectar la
presencia del dispositivo.
Fase de establecimiento del enlace
El
protocolo de control de enlace (LCP) es usado para establecer la
conexión a través de un intercambio de paquetes de configuración. Este
intercambio está completo y se ingresa en el estado abierto de LCP una
vez que un paquete de "reconocimiento de configuración" ha sido enviado
y recibido por ambos.
Todas
las opciones de configuración son asumidas con sus valores por defecto
a menos que sean alteradas por un intercambio de paquetes de
configuración.
Es
importante notar que solo las opciones de configuración que son
independientes de cada protocolo particular de capa de red son
manejadas por el LCP. La configuración de los protocolos de capa de red
individuales es manejada por separado por los protocolos de control de
red (NCPs) durante la fase de red.
Cualquier paquete que no sea LCP recibido durante esta fase debe ser descartado.
Fase de validación
En
algunos enlaces puede ser deseable solicitar al "par" que se
autentifique a sí mismo antes de permitir el intercambio de paquetes
del protocolo de capa de red.
Por
defecto, la validación o autenticación no es obligatoria. Si una
implementación desea que el "par" se autentifique con algún protocolo
de validación específico, entonces ésta debe solicitar el uso del
protocolo de autenticación durante la fase de establecimiento del
enlace.
La autenticación debe tomar lugar tan pronto como sea posible después del establecimiento del enlace.
El
progreso de la fase de autenticación a la fase de red no debe ocurrir
hasta que la autenticación haya sido completada. Si ésta falla, el que
realiza la autenticación debe proceder a la fase de terminación del
enlace.
Durante
esta fase, sólo son permitidos paquetes del protocolo de control de
enlace, el protocolo de autenticación y el monitoreo de calidad de
enlace. Cualquier otro paquete recibido debe ser descartado.
La
autenticación debe proporcionar algún método de retransmisión, y se
procederá a la fase de terminación del enlace sólo luego de que se ha
excedido cierta cantidad de intentos de autenticación.
Fase de red
Una vez que el PPP finalizó las fases anteriores, cada protocolo de capa de red (como por ejemplo IP, IPX o AppleTalk) debe ser configurado separadamente por el protocolo de control de red (NCP) apropiado.
Cada NCP debe ser abierto y cerrado de a uno por vez.
Fase abierta
Una
vez que un NCP ha alcanzado el estado abierto, PPP transportará los
correspondientes paquetes del protocolo de capa de red. Cualquier
paquete recibido mientras su NCP no esté en el estado abierto debe ser
descartado.
Durante
esta fase el tráfico del enlace consiste en cualquier combinación
posible de paquetes LCP, NCP, y de protocolo de capa de red.
Fase de terminación del enlace
PPP
puede terminar el enlace en cualquier momento. Esto puede ocurrir por
la pérdida de la señal portadora, una falla de autenticación, una falla
de la calidad del enlace, la expiración de un timer, o un cierre
administrativo del enlace.
LCP
es usado para cerrar el enlace a través de un intercambio de paquetes
de "terminación". Cuando el enlace ha sido cerrado, PPP informa a los
protocolos de capa de red así ellos pueden tomar la acción apropiada.
Después
del intercambio de paquetes de "terminación", la implementación debe
avisar a la capa física que desconecte la línea para forzar la
terminación del enlace, particularmente en el caso de una falla de
autenticación. El que envía una "solicitud de terminación" debe
desconectarse después de recibir un "reconocimiento de terminación", o
después de que expire el timer correspondiente. El receptor de una
"solicitud de terminación" debe esperar al "par" para desconectarse, y
no lo debe hacer hasta que al menos haya pasado cierto tiempo de
reiniciado después de enviar el "reconocimiento de terminación". PPP
procederá entonces con la fase de enlace muerto.
Cualquier paquete recibido durante esta fase que no sea LCP debe ser descartado.
La
clausura del enlace por LCP es suficiente. No es necesario que cada NCP
envíe paquetes de terminación. A la inversa, el hecho de que un NCP sea
cerrado no es razón suficiente para causar la terminación del enlace
PPP, aún si ese NCP era el único actualmente en el estado abierto.
Información extraida de: http://www.monografias.com/trabajos/ppp/ppp.shtml
Índice
(18/12) ()
3.3.5 Xarxes Públiques de Commutació de Dades
Línies punt a punt llogades.
La mayor parte de la infraestructura de redes de área extensa está construida a partir de líneas alquiladas punto a punto.
En
la práctica, la comunicación punto a punto se utiliza de diferentes
maneras. Actualmente, una de las formas más habituales de conectarse a
Internet para un usuario común es a través de un módem y una línea
telefónica. En general, la PC llama al router de su proveedor de
Internet y así actúa como host de la Red. Este método de operación no
es distinto a tener una línea arrendada entre la PC y el router,
excepto que la conexión desaparece cuando el usuario termina la sesión.
El
protocolo PPP permite establecer una comunicación a nivel de enlace
entre dos computadoras. Generalmente, se utiliza para establecer la
conexión a Internet de un particular con su proveedor de acceso a
través de un modem telefónico. Ocasionalmente también es utilizado
sobre conexiones de banda ancha (como PPPoE o PPPoA).
-
PPPoE (protocolo punto a punto sobre Ethernet)
es un protocolo de red para la encapsulación PPP sobre una capa de
Ethernet. Es utilizada mayormente para proveer conexión de banda ancha
mediante servicios de cable modem y xDSL. Este ofrece las ventajas del
protocolo PPP como son la autenticación, encriptación y compresión.
En
esencia, es un protocolo túnel, que permite implementar una capa IP
sobre una conexión entre dos puertos Ethernet, pero con las
características de software del protocolo PPP, por lo que es utilizado
para virtualmente "marcar" a otra máquina dentro de la red Ethernet,
logrando una conexión "serial" con ella, con la que se pueden
transferir paquetes IP, basado en las características del protocolo
PPP.
Esto
permite utilizar software tradicional basado en PPP para manejar una
conexión que no puede usarse en líneas seriales pero con paquetes
orientados a redes locales como Ethernet para proveer una conexión
clásica con autenticación para cuentas de acceso a Internet. Además,
las direcciones IP en el otro lado de la conexión sólo se asignan
cuando la conexión PPPoE es abierta, por lo que admite el reuso de
direcciones IP (direccionamiento dinámico).
-
PPPOA ó PPPoA, Protocolo de Punto a Punto(PPP) sobre ATM,
es un protocolo de red para la encapsulación PPP en capas ATM AAL5. Es
utilizada mayormente en conexiones de banda ancha, como cable y DSL.
Este ofrece las prinicipales funciones PPP como autenticación,
encriptación y compresión de datos.
Imágen «leased.jpg» no disponible
Red de datos con conmutación de paquetes (Packet-Switched Data Network, DSPN)
Una
red de conmutación de paquetes consiste en una "malla" de
interconexiones facilitadas por los servicios de telecomunicaciones, a
través de la que los paquetes viajan desde la fuente hasta el destino.
Existen
servicios de datagramas, en los cuales cada paquete se encamina a
través de la red como si fuera una entidad independiente, el camino
físico entre los extremos de la conexión puede variar a menudo debido a
que los paquetes aprovechan aquellas rutas de menor costo, y evitan las
zonas congestionadas.
En
primer lugar una red de conmutación por paquetes con acceso compartido
proporciona una capacidad superior de transmisión de datos a alta
velocidad. Cuando un usuario hace clic en un hipervínculo, quiere que
la página se descargue de inmediato. La capacidad para transmitir esa
página de manera oportuna se conoce como la capacidad de "estallido" de
la red. Con una red de conmutación por paquetes con acceso compartido,
el usuario tiene la capacidad de tomar un fragmento grande (por
ejemplo, varios Mbps) del conducto compartido para descargar la página
Web solicitada y luego liberar dicho recurso para que sea asignado a
los demás usuarios. Esta capacidad de usar los recursos sólo cuando es
necesario proporciona un gran beneficio de desempeño (conocido como
transmisión multiplex estadística), así como una ventaja económica
inherente tanto para el proveedor del servicio como para el cliente. De
este modo, una arquitectura de conmutación por paquetes proporciona no
sólo una velocidad promedio mayor y una velocidad máxima más grande,
sino también permite al proveedor del servicio proporcionarlo a un
costo mucho más bajo.
En
segundo lugar, una red de conmutación por paquetes con acceso
compartido otorga al abonado la capacidad de contar con una conexión
activa todo el tiempo, sin la molestia de establecer una conexión por
la red cada vez que necesite enviar un mensaje de correo electrónico o
buscar información. Tercero, todos los usuarios de una red con acceso
compartido se conectan al mismo conducto de información. Esto da al
proveedor de contenidos la capacidad única de transmitir corrientes de
datos (por ejemplo, enviar una corriente de datos por el conducto y
hacer que cientos de usuarios la vean simultáneamente; esto se conoce
como multivaciado). Ésta puede ser una manera sumamente eficiente y
eficaz de proveer servicios como las cotizaciones bursátiles para las
teleimpresoras, difusión de noticias, juegos para participantes
múltiples y descarga de software.
Imágen «DSPN1.gif» no disponible
Se
usa sobre todo en RDSI .Este protocolo especifica funciones de tres
capas del modelo OSI : capa física , capa de enlace y capa de paquetes
. El terminal de usuario es
llamado DTE , el nodo de conmutación de paquetes es llamado DCE La capa
de paquetes utiliza servicios de circuitos virtuales externos . Aunque
ahora es un sistema obsoleto porque proporciona velocidades bajas.
Este
sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos : llamadas
virtuales y circuitos virtuales permanentes . En el primer caso , se
requiere establecimiento de conexión o llamada inicial , mientras que
en el segundo no .
Cada
paquete contiene cierta información de control , como por ejemplo el
número de circuito virtual . Además de paquetes de datos , se
transfieren paquetes de control en los que figura el número de circuito
virtual además del tipo de información de control . Existen
prioridades en los envíos de paquetes . Existen paquetes de reinicio de
circuitos cuando hay un error , de reinicio de todo el sistema y de
ruptura de conexión .
Se
permite la conexión de miles de circuitos virtuales , además de
full-duplex . Hay varios tipos de circuitos virtuales , fijos , de
llamadas entrantes a la red , de llamadas salientes , etc...
Se usa protocolo de ventana deslizante .
Se
permite el envío de bloques grandes de datos . Esto lo hace dividiendo
los datos en paquetes de dos tipos , los grandes con el tamaño máximo
permitido y paquetes de restos de un tamaño menor al permitido .
Imágen «x25.png» no disponible
Índice
(17/12) (DanielMartín)
3.3.6 Xarxa Digital de Serveis Integrats (XDSI)
- Principios de la RDSI
- Soporte de aplicaciones, tanto de voz como de datos, utilizando un conjunto de aplicaciones estándar.
- Soporte
para aplicaciones conmutadas y no conmutadas. RDSI admite tanto
conmutación de circuitos como conmutación de paquetes. Además, RDSI
proporciona servicios no conmutados co líneas dedicadas a ello.
- Dependencia
de conexiones de 64 Kbps. RDSI proporciona conexiones de conmutación de
circuitos y de conmutación de paquetes a 64Kbps. Este es el bloque de
construcción fundamental de la RDSI.
- Inteligencia
en la red. SE espera que la RDSI pueda proporcionar servicios
sofisticados por encima de la sencilla situación de una llamada de
circuito conmutado.
- Arquitectura
de protocolo en capas. Los protocolos para acceso a RDSI presentan un
arquitectura de capas que se puede hacer corresponder con la del modelo
OSI
- Variedad
de configuraciones. Es posible más de una configuración física para
implementar RDSI. Esto permite diferencias en políticas nacionales, en
el estado de la tecnología, y en las necesidades y equipos existentes
de la base de clientes.
- Interfaces y Funciones
- Canales
RDSI. El cauce digital entre la central y el usuario RDSI se usa para
llevar varios canales de comunicación. La capacidad del cauce, y por
tanto el número de canales de comunicación, puede variar de un usuario
a otro. Para la transferencia de información y señalización se han
definido los siguientes canales:
-
- Canal B:
es el canal básico de usuario. Es un canal a 64 Kbps para transporte de
la información generada por el terminal de usuario. Se puede usar para
transferir datos digitales, voz digital codificada PCM, o una mezcla de
tráfico de baja velocidad, incluyendo datos digitales y voz
digitalizada descodificada a la velocidad antes mencionada, 64 Kbps.
Puede subdividirse en subcanales, en cuyo caso todos ellos deben
establecerse entre los mismos extremos subcriptores. Puede soportar las
siguientes clases de conexiones:
- -
Conmutación de circuitos: Es el equivalente al servicio digital
conmutado disponible actualmente. El usuario hace una llamada y se
establece una conexión de circuito conmutado con otro usuario de la
red, con unos recursos dedicados. Cabe destacar que el diálogo de
establecimiento de la llamada no tiene lugar en el canal B, sino en el
D, que explicaremos a continuación. -
Conmutación de paquetes: El usuario se conecta a un nodo de conmutación
de paquetes y los datos se intercambian con otros usuarios vía X.25.
Los recursos no son dedicados. -
Permanentes: No requiere un protocolo de establecimiento de llamada. Es
equivalente a una línea alquilada. Se contrata un canal fijo,
permanente.
- Canal D:
Es un canal de señalización a 16 ó 64 Kbps. Sirve para dos fines.
Primero, lleva información de señalización para controlar las llamadas
de circuitos conmutados asociadas con los canales B. Además el canal D
puede usarse para conmutación de paquetes de baja velocidad mientras no
haya esperando información de señalización.
- Canales H:
están para información de usuario a altas velocidades, superiores a 64
Kbps. Son el H0 que va a 384 Kbps (equivalente a 6B ), el H11 a 1536
Kbps ( 24B ) y por último el H11 a 1920 Kbps (30B ).
- El
acceso básico consiste en dos canales B full-duplex de 64 y un canal D
full-duplex de 16 kbps. Luego, la división en tramas, la
sincronización, y otros bits adicionales dan una velocidad total a un
punto de acceso básico de 192 kbps, 2B+D+señalización+framing
- El
acceso primario está destinado a usuarios con requisitos de capacidad
mayores, tales como oficinas PBX digital o red local. Debido a las
diferencias en las jerarquías de transmisión digital usadas en
distintos países, no es posible lograr un acuerdo en una única
velocidad de los datos.
- Estados
Unidos, Japón y Canadá usan una estructura de transmisión basada en
1.544 Mbps, mientras que en Europa la velocidad estándar es 2.048 Mbps.
Típicamente, la estructura para el canal de 1.544 Mbps es 23 canales B
más un canal D de 64 kbps y, para velocidades de 2.048 Mbps, 30 canales
B más un canal D de 64 kbps.
- - 30B(64)+D(64)+señalización+framing(64) 2048 Europa - 23B(64)+D(64)+señalización+framing(8)1544 Estados unidos, Japón..
- Portadores:
- Modo
Circuito: Son las funciones que se necesitan para establecer, mantener,
y cerrar una conexión de circuito conmutado en un canal de usuario.
Esta función corresponde al control de una llamada en redes de
telecomunicaciones de conmutación de circuitos existentes.
- Modo
Paquete: Son las funciones que se necesitan para establecer una
conexión de circuito conmutado en un nodo de conmutación de paquetes
RDSI.
- - Servicio Portador de Llamada Virtual. - Servicio Portador de Circuito Virtual Permanente.
- Teleservicios
- - Telefonía y Telefonía a 7 Khz. - Facsímil Grupos 2 y 3 Facsímil Grupo 4 - Teletex, Videotex, Videotelefonía.
- Suplementarios
- -
Grupo Cerrado de usuarios. - Identificación del usuario llamante. -
Restricción de la identificación del usuario llamante. - Identificación
de usuario conectado. - Restricción de la identificación de usuario
conectado. - Identificación de llamada en espera. - Marcación directa
de extensiones. - Múltiples números de abonado. - Marcación abreviada.
- Conferencia a tres. - Desvío de llamadas. - Transferencia de llamadas
dentro del bus pasivo. - Información de Tarificación.
- Adaptación de terminales.
- Para conectar dispositivos no-RDSI a la red se utilizan adaptadores de Terminal (AT) que realizan las siguientes funciones.
- -
Adaptación de Velocidad (AV) - Conversión de Señalización (CS) -
Conversión X.25 (AV +CS ) - Conversión de Interfaz física. -
Digitalización.
- Interfaz
Usuario-Red. Para definir los requisitos de acceso del usuario a RDSI,
es muy importante comprender la configuración anticipada de los equipos
del usuario y de las interfaces normalizadas necesarias. El primer paso
es agrupar funciones que pueden existir en el equipo del usuario.
- -
Puntos de Referencia: puntos conceptuales usados para separar grupos de
funciones. - Agrupaciones funcionales: ciertas disposiciones finitas de
equipos físicos o combinaciones de - Equipos. El
equipo terminal es el equipo de abonado que usa RDSI. Se definen dos
tipos. El equipo terminal de tipo 1 (ET1) son dispositivos que soportan
la interfaz RDSI normalizada. Por ejemplo: teléfonos digitales,
terminales de voz/datos integrados y equipos de fax digitales. El
equipo terminal de tipo 2 (ET2) contempla la existencia de equipos no
RDSI. Por ejemplo, ordenadores huésped con una interfaz X.25. Tal
equipo requiere un adaptador de terminal (AT) para conectarse a la
interfaz RDSI.
- Soporte de los servicios
- -
Puntos 1 y/o 2: (T y S) Servicios Básicos. - Punto 4 : (R) acceso a
otros servicios estandarizados. (Interfaces X y V ). - Puntos 3 y 5 :
Acceso a Teleservicios - 3 Terminales RDSI - 5 Terminales RDSI
- El
punto de referencia T (terminal) corresponde a la mínima terminación de
red RDSI del equipo cliente. Separa el equipo del proveedor de red de
del equipo de usuario.
- El
punto de referencia S (sistema) corresponde a la interfaz de terminales
individuales RDSI. Separa el equipo terminal del usuario de las
funciones de comunicación relacionadas con la red.
- El
punto de referencia R ( razón, rate ) proporciona una interfaz no RDSI
entre el equipo del usuario que no es RDSI compatible y el equipo
adaptador.
- Arquitectura de Protocolos
- Incluye protocolos para Interacción Usuario - Red y protocolos para interacción Usuario - Usuario.
- Como
RDSI es esencialmente indiferente a las capas de usuario de la 4 a la
7. El acceso concierne únicamente a las capas de la 1 a la 3. La capa
1, definida en I.430 e I.431, especifica la interfaz física tanto para
el acceso básico como el primario.
- Las diferencias con el modelo OSI/ISA son:
- - Múltiples protocolos interrelacionados - Llamadas Multimedia - Conexiones Multipunto
- Para
el canal D, se ha definido una nueva normalización de capa de enlace de
datos, LAPD(protocolo de acceso de enlace, ?Link Access Protocol?,
canal D). Esta normalización se basa en HHDCL, modificado para cumplir
los requisitos d RDSI. Toda transmisión en el canal D se da en forma de
tramas LAPD que se incrementan entre el equipo abonado y un elemento de
conmutación RDSI. Se consideran tres aplicaciones: señalización de
control, conmutación de paquetes, y telemetría.
- El
canal B se puede usar para conmutación de circuitos, circuitos
semipermanetes, y conmutación de paquetes. Para conmutación de
circuitos, se construye un circuito en n canal B bajo demanda.
- Un
circuito semipermanente es un circuito canal B que se ha establecido
previo acuerdo entre los usuarios conectados y la red. Tanto la
conexión dee circuito conmutado como con circuito semipermanente, las
estaciones conectadas intercambian información como si se hubiese
establecido un enlace directo full duplex.
- En
el caso de conmutación de paquetes, se establece una conexión de
circuito conmutado en un canal B entre el usuario y el nodo del paquete
conmutado usando el protocolo del canal D.
- Conexiones RDSI
Fuente: http://enciclopedia.us.es/index.php/RDSI
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