Arquitectura De Redes

La arquitectura de red es el medio mas efectivo en cuanto a costos para desarrollar e implementar un conjunto coordinado de productos que se puedan interconectar. La arquitectura es el “plan” con el que se conectan los protocolos y otros programas de software. Estos es benéfico tanto para los usuarios de la red como para los proveedores de hardware y software.

Características de la Arquitectura Separación de funciones. Dado que las redes separa los usuarios y los productos que se venden evolucionan con el tipo, debe haber una forma de hacer que las funciones mejoradas se adapten a la ultima. Mediante la arquitectura de red el sistema se diseña con alto grado de modularidad, de manera que los cambios se puedan hacer por pasos con un mínimo de perturbaciones.

Amplia conectividad. El objetivo de la mayoría de las redes es proveer conexión optima entre cualquier cantidad de nodos, teniendo en consideración los niveles de seguridad que se puedan requerir.

Características de la Arquitectura Recursos compartidos. Mediante las arquitecturas de red se pueden compartir recursos tales como impresoras y bases de datos, y con esto a su vez se consigue que la operación de la red sea mas eficiente y económica.

Facilidad de uso. Mediante la arquitectura de red los diseñadores pueden centrar su atención en las interfaces primarias de la red y por tanto hacerlas amigables para el usuario.

Administración de la red. Dentro de la arquitectura se debe permitir que el usuario defina, opere, cambie, proteja y de mantenimiento a la red.

Características de la Arquitectura Normalización. Con la arquitectura de red se alimenta a quienes desarrollan y venden software a utilizar hardware y software normalizados. Mientras mayor es la normalización, mayor es la colectividad y menor el costo.

Administración de datos. En las arquitecturas de red se toma en cuenta la administración de los datos y la necesidad de interconectar los diferentes sistemas de administración de bases de datos.

Características de la Arquitectura Interfaces. En las arquitecturas también se definen las interfaces como de persona a red, de persona a programa y de programa a programa. De esta manera, la arquitectura combina los protocolos apropiados (los cuales se escriben como programas de computadora) y otros paquetes apropiados de software para producir una red funcional.

Aplicaciones. En las arquitecturas de red se separan las funciones que se requieren para operar una red a partir de las aplicaciones comerciales de la organización. Se obtiene mas eficiencia cuando los programadores del negocio no necesitan considerar la operación.

Con la ASR se describe una estructura integral que provee todos los modos de comunicación de datos y con base en la cual se pueden planear e implementar nuevas redes de comunicación de datos. La ASR se construyo en torno a cuatro principios básicos:

Primero, la ASR comprende las funciones distribuidas con base en las cuales muchas responsabilidades de la red se puede mover de la computadora central a otros componentes de la red como son los concentradores remotos.

Segundo, la ASR define trayectorias ante los usuarios finales (programas, dispositivos u operadores) de la red de comunicación de datos en forma separada de los usuarios mismos, lo cual permite hacer extensiones o modificaciones a la configuración de la red sin afectar al usuario final.

Tercero, en la ASR se utiliza el principio de la independencia de dispositivo, lo cual permite la comunicación de un programa con un dispositivo de entrada / salida sin importar los requerimientos de cualquier dispositivo único. Esto también permite añadir o modificar programas de aplicación y equipo de comunicación sin afectar a otros elementos de la red de comunicación.

Cuarto, en la ASR se utilizan funciones y protocolos lógicos y físicos normalizado para la comunicación de información entre dos puntos cualesquiera, y esto significa que se puede tener una arquitectura de propósito general y terminales industriales de muchas variedades y un solo protocolo de red.

Arquitectura SRA

La organización lógica de una red ASR, sin importar su configuración física, se divide en dos grandes categorías de componentes: unidades direccionales de red y red de control de trayectoria.

La unidades de direccionales de red son grupos de componentes de ASR que proporcionan los servicios mediante los cuales el usuario final puede enviar datos a través de la red y ayudan a los operadores de la red a realizar el control de esta y las funciones de administración.

La red de control de trayectoria provee el control de enrutamiento y flujo; el principal servicio que proporciona la capa de control del enlace de datos dentro de la red de control de trayectoria es la transmisión de datos por enlaces individuales.

Arquitectura SRA

Esta es una arquitectura de red distribuida de la Digital Equipment Corporation. Se le llama DECnet y consta de cinco capas. La capa física, de control de enlace de datos, de transporte y de servicios de la red corresponden casi exactamente a las cuatro capas inferiores del modelo OSI. La quinta capa, la de aplicación, es una mezcla de las capas de presentación y aplicación del modelo OSI. La DECnet no cuenta con una capa de sesión separada.

El objetivo de la DECnet es permitir la interconexión generalizada de diferentes computadoras principales y redes punto a punto, multipunto o conmutadas de manera tal que los usuarios puedan compartir programas, archivos de datos y dispositivos de terminal remotos.

La DECnet soporta la norma del protocolo internacional X.25

Arcnet Fue uno de los primeros tipos de redes desarrollado. Este tipo de red

fue desarrollado por la compañía Standard Microsistems y distribuido por la compañía Datapoint. Fue utilizada por la compañía Novell por su bajo costo y disponibilidad. La red utiliza topología mixta estrella / bus con protocolo de paso testigo y una banda base, utilizando cable coaxil y hubs pasivos o activos

Transmite 2 megabits por segundo y soporta longitudes de hasta 600 metros. Comienzan a entrar en desuso en favor de las Ethernet.

Desarrollado por la compañía XERTOX y adoptado por la DEC (Digital Equipment Corporation), y la Intel, Ethernet fue uno de los primero estándares de bajo nivel. Actualmente es el estándar mas ampliamente usado.

Ethernet esta principalmente orientado para automatización de oficinas, procesamiento de datos distribuido, y acceso de terminal que requieran de una conexión económica a un medio de comunicación local transportando trafico a altas velocidades

Ethernet

Este protocolo está basado sobre una topología bus de cable coaxial, usando CSMA/CD ("Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones") para acceso al medio y transmisión en banda base a 10 MBPS. Además de cable coaxial soporta pares trenzados. También es posible usar Fibra Optica haciendo uso de los adaptadores correspondientes.

Además de especificar el tipo de datos que pueden incluirse en un paquete y el tipo de cable que se puede usar para enviar esta información, el comité especificó también la máxima longitud de un solo cable (500 metros) y las normas en que podrían usarse repetidores para reforzar la señal en toda la red.

Ethernet

Tecnología para redes de área local (LAN) basada en tramas de datos, desarrollada al principio por Xerox, y tiempo después se le unieron DEC e Intel. Fue aceptada como estándar por la IEEE.

También es conocida como estándar IEEE 802.3.

Ethernet transmite información entre computadores a una velocidad de 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (Fast Ethernet) ó 1000 Mbps (Gigabit Ethernet).

Ethernet

En 1970, mientras Abramson montaba ALOHANET en Hawaii, un estudiante del MIT llamado Robert Metcalfe experimentaba con la recién estrenada ARPANET y conectaba computadores en un laboratorio. Metcalfe conocía las experiencias de Abramson y empezó una tesis doctoral en Harvard (que terminaría en 1973), en la que desde un punto de vista teórico planteaba mejoras que se podrían introducir al protocolo Aloha para aumentar su rendimiento. La idea básica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberían detectar si el canal ya estaba en uso (es decir si ya había 'portadora'), en cuyo caso esperarían a que la estación activa terminara antes de transmitir. Además, cada estación mientras transmitiera estaría continuamente vigilando el medio físico por si se producía alguna colisión, en cuyo caso pararía y transmitiría más tarde. Este protocolo MAC recibiría más tarde la denominación Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, o mas brevemente CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Colision Detect).

En 1972 Metcalfe se mudó a California para trabajar en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto llamado Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allí se diseñaba lo que se consideraba la 'oficina del futuro' y Metcalfe encontró un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes. Se estaban probando unos computadores denominados Alto, que disponían de capacidades gráficas y ratón y son considerados los primeros computadores personales. También se estaban fabricando las primeras impresoras láser. Se quería conectar los computadores entre sí para compartir ficheros y las impresoras. La comunicación tenía que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de información a enviar a las impresoras era enorme (tenían una resolución y velocidad comparables a una impresora láser actual). Estas ideas que hoy parecen obvias eran completamente revolucionarias en 1973.

HISTORIA

La red de 1973 ya tenía todas las características esenciales de la Ethernet actual. Empleaba CSMA/CD para minimizar la probabilidad de colisión, y en caso de que ésta se produjera se ponía en marcha un mecanismo denominado retroceso exponencial binario para reducir gradualmente la ‘agresividad’ del emisor, con lo que éste se adaptaba a situaciones de muy diverso nivel de tráfico. Tenía topología de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmento de cable coaxial de 1,6 Km de longitud. Las direcciones eran de 8 bits y el CRC de las tramas de 16 bits. El protocolo utilizado al nivel de red era el PUP (Parc Universal Packet) que luego evolucionaría hasta convertirse en el que luego fue XNS (Xerox Network System), antecesor a su vez de IPX (Netware de Novell).

En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet en un artículo que enviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicado en 1976. En él ya describían el uso de repetidores para aumentar el alcance de la red. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnología básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra por el repetidor. En esta época todo el sistema Ethernet era propiedad de Xerox

Encapsulación de datos Formación de la trama estableciendo la delimitación correspondiente Direccionamiento del nodo fuente y destino Detección de errores en el canal de transmisión Manejo de Enlace Asignación de canal Resolución de contención, manejando colisiones Codificación de los Datos Generación y extracción del preámbulo para fines de sincronización Codificación y decodificación de bits Acceso al Canal Transmisión / Recepción de los bits codificados. Sensibilidad de portadora, indicando trafico sobre el canal Detección de colisiones, indicando contención sobre el canal Formato de Trama En una red ethernet cada elemento del sistema tiene una dirección única de 48 bits, y la

información es transmitida serialmente en grupos de bits denominados tramas. Las tramas incluyen los datos a ser enviados, la dirección de la estación que debe recibirlos y la dirección de la estación que los transmite

En caso de alguna interferencia durante la transmisión, las tramas son enviadas nuevamente cuando el medio esté disponible. El tamaño de trama permitido sin incluir el preámbulo puede ser desde 64 a 1518 octetos.

Funciones De Ethernet

ORIGENES

En el TCP/IP la operación fue inversa a la del modelo OSI, ya que primero se especificaron los protocolos de comunicación, de redes y luego se definió el modelo como una simple descripción de los protocolos ya existentes.

Capa de aplicación

Los usuarios llaman a una aplicación que acceda servicios disponibles a través de la red de redes TCP/IP. Cada programa de aplicación selecciona el tipo de transporte necesario.

Esta capa contiene todos los protocolos de alto nivel que se utilizan para ofrecer servicios a los usuarios.

Protocolos de la capa de aplicación:

TelNet (Terminal virtual).

FTP (transferencia de Archivos).

SMTP (Simple de transferencia de correo electrónico).

DNS (Sistema de Nombre de Dominios ).

NNTP (transporte de noticias en red ).

HTTP (transferencia de hipertexto).

Capa de transporte

consiste en permitir la comunicación de extremo a extremo en la red.

Proporciona la comunicación entre un programa de aplicación y otro conocido como comunicación punto a punto.

Regula el flujo de información.

Protocolos de la capa de transporte: El TCP (Protocolo de Control de Transmisión) éste

ofrece un servicio CONS fiable con lo que los paquetes (llamados segmentos) llegan ordenados y sin errores.

Si un segmento es demasiado grande para una red, los ruteadores lo puede dividir en segmentos nuevos.

Proporciona un mecanismo para distinguir distintas aplicaciones dentro de una misma máquina, a través del concepto de puerto.

UDP (Protocolo de datagrama de usuário) que da un servicio CLNS (Servicio No Orientado a Conexión), no fiable ya que no realiza un control de errores ni de flujo.

Cada paquete se encamina independientemente sin que el origen y el destino tengan que establecer comunicación previa cada uno la dirección de destino.

APLICACIONES QUE UTILIZAN UDP

Sistema de nombres de dominio (DNS)

Streaming video

Voz sobre IP (VOIP)

APLICACIONES QUE UTILIZA EL TCP

Exploradores Web

Correo electrónico

Transferencias de archivos

Capa de internet

Se ocupa de encaminar los paquetes de la forma más conveniente para que lleguen a su destino y de evitar que se produzcan situaciones de congestión en los nodos intermedios.

Maneja la entrada de datagramas, verifica su validez y utiliza un algoritmo de ruteo para decidir si el datagrama debe procesarse de manera local o debe ser transmitido.

Envía los mensajes ICMP de error y control necesarios y maneja todos los mensajes ICMP entrantes.

Protocolos de la capa de internet

Protocolo IP: Permite el desarrollo y transporte de datagramas de IP (paquetes de datos).

Protocolo ARP: Permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP.

Protocolo ICMP: Permite administrar información relacionada con errores de los equipos en red.

Protocolo RARP: permite a la estación de trabajo averiguar su dirección IP.

CAPA DE ACCESO A LA RED

Esta capa engloba realmente las funciones de la capa física y la capa de enlace de datos del modelo OSI.

Responsable de aceptar los datagramas IP y transmitirlos hacia una red específica.

Protocolos de la capa acceso de red:

Protocolo ARP: Permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP.

El protocolo PPP proporciona un método estándar para transportar datagramas multiprotocolo sobre enlaces simples punto a punto entre dos "pares“.