Instituto Tecnológico de Iguala

M. A. Angelita Dionicio Abraján, profesora.

REDES DE COMPUTADORAS6to. Semestre, Grupo “B”, Turno Vespertino

Lunes 08·abril · 2013

En la arquitectura OSI, algunos sistemas serán (actuarán como) el destino final de los datos. Algunos sistemas abiertos podrían actuar solamente como nodos intermedios (reenviando los datos a otros sistemas).

La capa de Red proporcionará un camino de conexión (conexión de red) entre un par de entidades de transporte incluyendo el caso en el que estén involucrados nodos intermedios.

EL NIVEL DE RED

• Rutea los paquetes de la fuente al destino final a través de ruteadores intermedios. Tiene que saber la topología de la subred, evita la congestión, y manejar los casos cuando la fuente y el destino están en redes distintas.

• El nivel de red normalmente es la interfaz entre el portador y el cliente. Sus servicios son los servicios de la subred.

• La gran decisión en el nivel de red es si el servicio debiera ser orientado a la conexión o sin conexión.

• Sin conexión (Internet). La subred no es confiable; porta bits y no más. Los hosts tienen que manejar el control de errores. Los paquetes tienen que llevar sus direcciones completas de destino.

• Orientado a la conexión (sistema telefónico). Los pares en el nivel de red establecen conexiones con características tal como la calidad, el costo, y el ancho de banda. Se entregan los paquetes en orden y sin errores, la comunicación es dúplex, y el control de flujo es automático.

El punto central en este debate es dónde ubicar la complejidad. En el servicio orientado a la conexión está en el nivel de red, pero en el servicio sin conexión está en el nivel de transporte. Se representan los dos enfoques en los ejemplos de la Internet y ATM.

Funciones básicas de la capa de red

- Retransmisión (forwarding): mover paquetes

desde la entrada del encaminador a una salida

apropiada del mismo.

- Encaminamiento (routing): determina la ruta

tomada por los paquetes desde el origen al destino.

Algoritmos de encaminamiento. Analogía: pedir

direcciones en una esquina de una ciudad (forwarding)

tener un mapa de todo el trayecto (routing)

INTERACCIÓN ENTRE ROUTING Y FORWARDING

ASPECTOS DE DISEÑO DE LA CAPA DE REDConmutación de paquetes de almacenamiento y reenvío

Los componentes principales del sistema son el equipo de la empresa portadora (enrutadores conectados mediante líneas de transmisión), que se muestra dentro del óvalo sombreado, y el equipo del cliente, que se muestra fuera del óvalo. El host H1 está conectado de manera directa al enrutador de una empresa portadora, A, mediante una línea alquilada. En contraste, H2 se encuentra en una LAN con un enrutador, F, el cual es propiedad de un cliente, quien lo maneja.

La comunidad de Internet alega que la tarea del enrutador es mover bits de un lado a otro, y nada más. La subred es inestable, sin importar su diseño. El servicio de red no debe ser orientado a la conexión, y debe contar tan sólo con las primitivas SEND PACKET y RECEIVE PACKET. Internet ofrece servicio de capa de red no orientado a la conexión.

Las compañías telefónicas argumentan que la subred debe proporcionar un servicio confiable, orientado a la conexión, especialmente para el tráfico de tiempo real como la voz y el vídeo. las redes ATM ofrecen servicio de capa de red orientado a la conexión.

1. Los servicios deben ser independientes de la tecnología del enrutador.2. La capa de transporte debe estar aislada de la cantidad, tipo y topología de los enrutadores presentes.3. Las direcciones de red disponibles para la capa de transporte deben seguir un plan de numeración uniforme, aun a través de varias LANs y WANs.

Servicios proporcionados a la capa de transporte

Servicio no orientado a la conexión

- Los paquetes se conocen como datagramas (en analogía con los

telegramas).

- La subred se conoce como subred de datagramas.

- Antes de poder enviar cualquier paquete de datos, es necesario establecer

una ruta del enrutador de origen al de destino: CV (circuito virtual), en

analogía con los circuitos físicos establecidos por el sistema telefónico.

- La subred se conoce como subred de circuitos virtuales.

El algoritmo que maneja las tablas y que realiza las

decisiones de enrutamiento se conoce como

algoritmo de enrutamiento.

Servicio orientado a la conexión

El propósito de los circuitos virtuales es evitar la necesidad de elegir una nueva ruta para cada paquete enviado. Se elige una ruta de la máquina de origen a la de destino, se utiliza para todo el tráfico que fluye a través de la conexión exactamente de la misma forma en que funciona el sistema telefónico. Con el servicio orientado a la conexión, cada paquete lleva un identificador que indica a cuál circuito virtual pertenece..

• Circuitos virtuales. Dentro de la subred normalmente se llama una conexión un circuito virtual. En un circuito virtual uno evita la necesidad de elegir una ruta nueva para cada paquete. Cuando se inicializa la conexión se determina una ruta de la fuente al destino que es usada por todo el tráfico.

- Cada ruteador tiene que guardar adónde debiera reenviar los paquetes para cada uno de los circuitos que lo pasan. Los paquetes tienen un campo de número de circuito virtual en sus encabezamientos, y los ruteadores usan este campo, la línea de entrada, y sus tablas de ruta para reenviar el paquete en la línea de salida propia.- Se cobra el tiempo que la conexión existe, que corresponde a la reservación de entradas de tabla,ancho de banda, etc.

• Datagramas. Son paquetes que se rutean independientemente.

- Los ruteadores tienen solamente las tablas que indican qué línea de salida usar para cada ruteador de destino posible. (Se usan estos tablas en los circuitos virtuales también, durante la inicialización de un circuito.).

- Cada datagrama tiene la dirección completa del destino (estas pueden ser largas).

- El establecimiento de las conexiones en el nivel de red o de transporte no requiere ningún trabajo especial de los ruteadores.

Balanzas:

• Entre el espacio de memoria en los ruteadores y el ancho de banda. Con paquetes cortos las direcciones usan un gran porcentaje del ancho de banda; el espacio de memoria quizás esté más barato.

• Entre el tiempo de inicialización y el tiempo a analizar las direcciones.

• Evitación de congestión. Es más fácil con los circuitos virtuales.

• Vulnerabilidad.

La falla de un ruteador en un circuito virtual destruye el circuito. Los datagramas están más robustos.

• Cada combinación de servicio y estructura interna es posible y existe. Ejemplos: UDP sobre IP (sinconexión, datagrama), TCP sobre IP (conexión, datagrama), UDP sobre IP sobre ATM (sin conexión,circuito virtual), ATM AAL1 sobre ATM (conexión, circuito virtual).

Algoritmos de ruteo

• El algoritmo de ruteo decide en qué línea de salida se debiera transmitir un paquete que llega. Propiedadesdeseables:• Correctitud y sencillez.• Robustez. Una red puede tener que operar por años y experimentará fallas de software y hardware.

El algoritmo de ruteo no debe requerer que se reinicializa la red después de fallas parciales.

• Estabilidad. Debiera tener un equilibrio.

• Justicia y optimalidad. Están frecuentemente contradictorias. Se necesita una balanza entre laeficiencia global y la justicia al individual. ¿Qué podemos optimizar? El retraso por paquete o la utilización global de la red son posibilidades. Estos también están contradictorios, porque con 100% utilización los retrasos aumentan. Una solución intermedia es minimizar el número de saltos.

• Los algoritmos pueden ser adaptativos o no. Los primeros cambian sus decisiones de ruteo para reflejar latopología y el tráfico en la red. Los últimos son estáticos.

• El principio de optimalidad. Si el ruteador J está en el camino óptimo desde ruteador I a ruteador K, entonces la ruta óptima desde J a K está en la misma ruta. El conjunto de rutas óptimas forma el árbol de hundir (sink tree). El fin de los algoritmos de ruteo es descubrir y usar los árboles de hundir de todos los ruteadores. Un problema es que la topología cambia.

GLOSARIO

SubredExisten diversas técnicas para conectar diferentes subredes entre sí. Se pueden conectar:a nivel físico (capa 1 OSI) mediante repetidores o concentradores(Hubs)a nivel de enlace (capa 2 OSI) mediante puentes o conmutadores(Switches)a nivel de red (capa 3 OSI) mediante routersa nivel de transporte (capa 4 OSI)aplicación (capa 7 OSI) mediante pasarelas.

HostComputadoras conectadas a una red, que proveen y utilizan servicios de ella. Los anfitriones son computadores que ofrecen servicios de transferencia de archivos, conexión remota, servidores de base de datos, servidores web, etc. Es todo equipo informático que posee una dirección IP y que se encuentra interconectado con uno o más equipos. Un host o anfitrión es un ordenador que funciona como el punto de inicio y final de las transferencias de datos. Comúnmente descrito como el lugar donde reside un sitio web. Un anfitrión de Internet tiene una dirección de Internet única (dirección IP) y un nombre de dominio único o nombre de anfitrión.

REFERENCIAS

- Stallings, W. "Comunicaciones y redes de computadoras" 6ta edición.- Tanenbaum, A. "Redes de computadoras" 4ta edición. Editorial PEARSON Prentice-Hall.- Cisco Systems "Manual de Redes"