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Módulo I: Modelos de Red y Fundamentos
Capítulo 2: Fundamentos Parte C: Nivel de red
Curso 2008‐2009 Nociones de nivel de red 2
Introducción
Funciones básicas: Encaminamiento
Control de congesBón “Tarificación” y gesBón de la red (operación)
Servicios ofrecidos al siguiente nivel: Abrir y cerrar conexiones Enviar datos a una dirección concreta
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Mo6vación
En este tema, nos centraremos en dos funciones básicas del nivel de red que aparecerán en las redes reales que estudiaremos: Encaminamiento (I) Control de conges6ón (II)
Índice Conceptos previos
Encaminamiento Qué es
Tipos de encaminamiento
Control de conges6ón Qué es Tipos
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Conceptos previos: Organización de la red
Formada por conjunto ordenadores especializados (nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por líneas punto a punto de alta velocidad
El funcionamiento de la red depende de si ésta está orientada a conexión o no orienta a conexión
Router
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Conceptos previos: Funcionamiento de una red conec6va
¿Cómo funciona? Proceso Selección de una ruta entre origen y desBno: circuito virtual (CV) Todos los paquetes irán por dicha ruta hasta cerrar la conexión
Circuito virtual (pero conmutación por paquetes)
¿Propiedades? Los paquetes no se
desordenan (mismo CV) La complejidad reside
en la red Propuesta para las redes
de las “Telecos”
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Conceptos previos: Funcionamiento de una red conec6va
¿Técnica almacenamiento y reenvío? Ordenador origen manda un paquete al router con el que está
conectado. El router lo almacena, comprueba errores y manda ACK. Se analiza campo dirección y lo envía, colocándolo en la cola de salida. Se repite en todos los router hasta alcanzar el desBno.
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Conceptos previos: Funcionamiento de una red NO conec6va
No se establece circuito virtual
Conmutación de paquetes pura por datagrama
La red sólo proporciona funciones de transmisión de paquetes
¿Cómo funciona?
Podrían llegar desordenados o duplicados
Los errores se corrigen a nivel de transporte por los equipos finales Complejidad en los equipos
finales
Tipo de red propuesta para Internet
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Encaminamiento: ¿Qué es?
¿Qué es? Función propia del nivel de red que determina por dónde hay
que dirigir cada paquete: Camino o ruta
¿Cuántas veces hay que hacer el encaminamiento? En una red orientada a conexión:
se aplica una (1) vez, para crear el circuito virtual Ejemplo: X.25
En una red NO orientada a conexión: 1 vez por cada paquete,
¡Cada paquete podría ir por una ruta disBnta!
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Encaminamiento: ¿Qué es?
¿Cómo? Cada router Bene una tabla de encaminamiento que relaciona
dirección desBno con línea de salida. En redes conec6vas:
sólo para establecer la conexión (Circuito Virtual: CV) Todos los paquetes de dicha conexión irán por el mismo camino
En redes no conec6vas: se consulta para cada paquete
Router
paquete
Línea de entrada
Líneas de salida
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Encaminamiento: ¿Qué es?
¿Qué propiedades serían deseables? Simplicidad:
para consumir pocos recursos Robustez frente a:
fallos (caída de enlaces o nodos) o cambios en
la topología de la red el tráfico ofrecido a la red
Estabilidad deben converger a una única solución
Op6mización En cada instante de Bempo, buscar las mejores rutas posibles
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Encaminamiento: Tipos de encaminamiento
¿Tipos de encaminamiento? Clasificación 1
Fijo MúlBple
Clasificación 2 EstáBco Dinámico
Clasificación 3 Por inundación Jerárquico
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “1” Encaminamiento fijo / múl6ple
Fijo: Se almacena el nodo siguiente en la ruta Si cambia la red, hay que cambiar la tabla
MúlBple (o bifurcado): Varios caminos para llegar a un punto
Reparto entre varios posibles enlaces: Mayor rendimiento y fiabilidad
Se puede separar el tráfico por prioridades
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2” Encaminamiento está6co
Las rutas origen‐desBno Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?
Al iniciar la red
Se guardan en tablas Se suelen calcular con algoritmos de mínimo coste
Ejemplos: Dijstra Bellman‐Ford
No es adecuado para redes grandes y complejas Evolución impredecible
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2” Encaminamiento dinámico
Para redes muy complejas resulta más adecuados un encaminamiento de Bpo dinámico
UBliza algoritmos adapta2vos: Tratan de adaptarse a los eventuales cambios
en la red Clasificación:
Centralizados Aislados Distribuidos
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2” Algoritmos dinámicos centralizados
Un (1) nodo central, especializado, calcula las tablas de encaminamiento de todos los nodos
Para ello: Cada nodo:
Envía periódicamente información al nodo central
El nodo central: Calcula todas las rutas ópBmas (según algún criterio de mínimo
coste)
Envía a cada nodo su tabla actualizada
Ventaja: rutas ópBmas debido a conocimiento global
Desventaja: Sobrecarga nodo central y sus líneas Vulnerable
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2” Algoritmos dinámicos aislados
Cada nodo: Actualiza sus propias tablas de
encaminamiento
¿Cómo? Para ello:
Información local, de sus propias líneas
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2” Algoritmos dinámicos distribuidos
Cada nodo: Actualiza sus propias tablas ¿Cómo?
A diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicos distribuidos:
Los nodos intercambian información con sus nodos vecinos
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “3” Algoritmos dinámicos por inundación
Inundación: El nodo reexpide los
paquetes A todos los enlaces
Excepto a aquel por el que llegó
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “3” Algoritmos dinámicos jerárquicos
• En redes muy grandes y complejas
¿Cómo funciona? 1. Se actualizan (distribuidamente)
las tablas de cada nodo en cada región aislada de las demás
2. Se actualizan (distribuidamente) el encaminamiento entre regiones
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Control de congesBón: ¿Qué es?
¿Qué es congesBón? Degradación del funcionamiento de la red debido a un
excesivo número de paquetes en la red Los nodos no pueden procesar todos los paquetes que recibe
Provoca retardos y pérdidas de paquetes
Consecuencia Si un nodo se congesBona puede congesBonar al resto de nodos (avalancha)
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Control de congesBón: ¿Qué es?
Control de congestión ¿Cómo?
ofrecido
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Control de congesBón: Técnicas
¿Cómo prevenir la congesBón? Y ¿Cómo controlarla?
Técnicas Preven2vas
Control de admisión Adaptación del tráfico
No2ficación de conges2ón
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Control de congesBón: Técnicas preven6vas
Control de admisión
Mirar si hay recursos disponibles
Si sí los hay entonces admiBr la comunicación Con una cierta QoS (Quality of Service)
Si NO hay recursos disponibles entonces NO se admite la comunicación
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Control de congesBón: Técnicas preven6vas
Adaptación del tráfico Algoritmo “leaky bucket”
El almacenamiento temporal de la información de entrada permite generar un flujo de salida adaptado a los recursos de la línea de salida
Absorbe las irregularidades del tráfico de entrada
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Control de congesBón: Técnicas de no6ficación
NoBficación de congesBón
Hacia atrás El nodo envía un paquete especial al emisor para solicitarle que disminuya el flujo
Hacia delante El nodo envía un paquete a la estación final para que ésta le diga a su paritaria que disminuya el flujo
