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Interconexión de Redes
Una red de área local (LAN), como cualquier otro ordenador aislado, puede comunicarse con otros ordenadores o redes de ordenadores. La evolución de las redes locales implica diferentes técnicas fundamentales de interconexión para que el tamaño y la arquitectura de una red puedan evolucionar, aumentar y optimizar los flujos de comunicación, interconectar varias redes locales situadas en localizaciones cercanas o remotas, etc.
El rápido establecimiento del estándar relacionados con redes de área local(LAN), junto con el creciente desarrollo en la industria de semiconductores, que permiten disponer de medios de interconexión a precio reducido, ha motivado que las redes de área local conformen la base de las redes de comunicación de datos en universidades, industrias, centros de investigación, etc.
El máximo rendimiento de una red de área local se obtiene según las aplicaciones soportadas. Por citar algún ejemplo, tenemos el correo electrónico o la compartición de recursos (impresoras, bases de datos.) ?. No obstante, dichas aplicaciones requieren de un trasvase de datos.
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Existen dispositivos como concentradores, repetidores, puentes, etc. que pueden interconectar varias redes, pongamos un ejemplo sencillo, dos edificios, cada uno con su propia red, ambos pueden ser interconectados mediante un concentrador o un repetidor, por tanto pueden compartir recursos y/o enviar información de manera mas rápida y eficiente ahorrando tiempo y dinero.
Estamos acostumbrados a ver cualquier cantidad de maquinas conectadas en una red individual. La pregunta es "como se interconectan las redes para formar una interred. La respuesta tiene dos partes. Físicamente, dos redes pueden solo ser conectadas por una computadora o dispositivo que las enlace. Una conexión física no provee la conexión que tenemos en mente, porque como conexión no garantiza que la computadora cooperará con las otras máquinas con quien desea comunicarse. Para tener un Internet viable, necesitamos computadores que sean capaces de intercambiar paquetes. Las computadoras o dispositivos que interconectan a dos redes son llamados Internet Gateways o Internet routers.
Consideremos el siguiente ejemplo como un ejemplo de como conectar físicamente a dos redes, en la figura, la maquina G conecta a la red 1 y a la red 2. G actúa como un Gateways, el cual se encarga de capturar los paquetes en la red 1 y enviarlo a la red 2, similarmente, el proceso puede ser inverso.
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Repetidores: Es un hardware que copia señales eléctricas de una Ethernet a otra. Típicamente, los repetidores son utilizados en redes existentes en edificios, conectando a un backbone un cable que se comunique con un repetidor existente en cada piso. La gran desventaja del repetidor respecto al puente, es que este retransmite solo impulso eléctricos, sin verificar absolutamente nada.
Los repetidores simplemente repiten las señales y no proporcionan ningún tipo de capacidad de filtrado de los paquetes de datos, debido a esto, todo el tráfico en todas las redes conectadas por uno o más repetidores se propaga a todas las otras, lo cual puede tener un efecto muy negativo en el óptimo funcionamiento de la red. Es por ello, que como veremos posteriormente, aparecen los Bridge(Puentes) como alternativa a estos dispositivos. Por otra parte, debe quedar claro que el método de acceso debe ser idéntico en los medios interconectados mediante un repetidor. La red
que forman varios segmentos de cables conectados se comporta como una única red lógica. Esta conexión es transparente para todos los elementos conectados a la red local, así como para todas las comunicaciones que transitan a través de esa misma red local. La red forma así una red local única.
Con los repetidores se pueden realizar redes locales formadas por una combinación de segmentos de cable, con medios y topologías diferentes. Sin embargo, existen ciertos límites, que son específicos para la tecnología que se utiliza en cada medio de acceso. Conciernen el número máximo de repetidores que puede atravesar, el largo máximo que no puede sobrepasar para cada segmento, el largo total de la arquitectura. De esa manera, se pueden realizar varios segmentos, por ejemplo con Ethernet, que resulten de combinaciones de cables coaxiales, de fibra óptica, de pares trenzados,
gestionados por los repetidores separados o integrados en un mismo conjunto.
Permiten adaptar la arquitectura de la red al número de estaciones de trabajo, a su situación geográfica, a un cableado ya existente, a una cambio, etc.
Gateway o Router: Cuando las conexiones de Internet se hacen mas complejas, los Gateways necesitan saber acerca de la tecnología de la Internet hacia las redes a las cuales se conecta, Por ejemplo, la siguiente figura muestra como se conectan tres redes con dos Gateways.
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En este ejemplo, el Gateway 1 se debe mover desde la red 1 hasta la red 2 todos los paquetes destinados para las maquinas de la red 2 y la red 3. Como el tamaño de Internet crece día a día, las tareas de los Gateways radican en hacer decisiones respecto a donde enviar los paquetes que se vuelven complejos.
La idea de una Gateway parece simple, pero es importante porque provee una manera de interconectar redes mas no maquinas. De hecho, se ha descubierto el principio de la interconexión usado a través de la Internet:
En una Red TCP/IP, los computadores llamados Gateways proveen todas las interconexiones a lo largo de las redes físicas. Los Gateways que utilizan TCP/IP, generalmente son minicomputadores, frecuentemente tienen poco o ninguna capacidad de almacenamiento, el truco de construir pequeños Internet Gateway se basa en el siguiente concepto:
- Los Gateways enrutan paquetes basados en una red destino, no en un host (equipo) destino.
- Si los enrutamientos están basados en redes, la cantidad de información que un Gateway necesita para mantenerse es proporcional al número de redes en la Internet, no al número de máquinas.
- Los enrutamientos pueden dividirse en Directos: Los cuales se basan en la transmisión de un datagrama de una máquina directamente a otra. Dos máquinas pueden conectarse con enrutamientos solamente si ellos pertenecen a una misma red físicamente. Indirectos: Ocurre cuando el destino no esta directamente conectado a la misma red, forzando el envío a pasar el datagrama a un Gateway para su entrega.
Los puentes son superiores a los repetidores porque estos no retransmiten errores, ruido o paquetes deformados, un paquete se reenvía cuando se tiene la seguridad que este completo.
Los puentes pueden hacer decisiones inteligentes, siguiendo lo antes expuesto, se posen de dos interfaces Ethernet, este posee un software que se encarga de mantener listas de direcciones, una para cada interfaz. Cuando un paquete llega de la Ethernet E1, el puente añade la dirección Ethernet origen a la lista asociada con E1. Similarmente, cuando un paquete llega de la Ethernet E2, el puente añade la dirección origen a la lista asociada con E2, por tanto, el puente aprenderá de cada envío de información, si se le hace solicitud de una maquina que no este en su lista, al regresar la agrega a esta, para posteriormente encontraría mas rápidamente.
Es importante mencionar que los puentes funcionan bajo la capa de red, se diferencia de los enrutadores o Gateways porque estos utilizan las direcciones de las tarjetas mas no las direcciones IP.
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sencillo interconectar redes que correspondan a diferentes estándares, como podremos ver más adelante.
En la siguiente figura podemos observar la estructura arquitectónica de un puente:
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Funcionamiento.
Como ya hemos mencionado, a diferencia de los repetidores que transmiten las tramas tal y como le llegan, los puentes almacenan y reexpiden la información. El puente, al conectar dos segmentos de red realiza funciones de filtro de las tramas de información que transitan a su través. Los puentes son capaces de introducir modificaciones en las tramas antes de que sean reexpedidas. Además un puente puede lograr aumentar la longitud de una red; de modo que unos usuarios pueden alcanzar a otros como si todos estuvieran situados en el mismo segmento de red.
Pero hemos de destacar tres ventajas fundamentales que presenta el uso de puentes:
- El número de estaciones conectadas y el de segmentos de la red puede incrementarse progresivamente. Esto resulta de gran importancia para la construcción de grandes redes LAN distribuidas en amplias zonas geográficas.
- El almacenamiento de las tramas recibidas de un segmento antes de su envío, significa que dos segmentos interconectados pueden comunicarse utilizando diferentes medios de acceso al medio; es decir, por medio de diferentes protocolos(aunque como se comprueba en otro apartado, este
- La separación de una red LAN en varias de menor tamaño mediante puentes, puede lograr una mejor eficacia de la misma, proporcionando un mejor rendimiento para toda la red.
- Los puentes se sirven de las denominadas tablas de ruta para determinar el tráfico a reexpedir a los demás dispositivos a través de él. Este hecho se traduce en que el tráfico local de una red, permanece local; no afectando al funcionamiento en otra red conectada por medio de un puente.
característica presenta una serie de inconvenientes dependiendo de los protocolos usados).
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Concentradores: Los concentradores son dispositivos similares a los repetidores, con la diferencia, que están diseñados para cableado UTP. Teóricamente, un concentrador es un dispositivo que centraliza la conexión de los cables procedentes de las estaciones de trabajo. En la actualidad el concepto de concentrador es más complejo, la versión más simple de concentradores esta dividido en dos grupos:
- Concentradores Pasivos: Se trata de un dispositivo que centraliza el cableado de la red.
- Concentradores Activos: Son dispositivos que además de centralizar el cableado de la red, regeneran señales eléctricas que le llegan, realizando así, funciones de repetidor.
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 Concentradores 3COM Apilados |  Red de Area Local con varios concentradores apilados |
Las ventajas que ofrece el implantar una red con estos concentradores son las siguientes:
- Permitir un cableado estructurado.
- Facilitar las modificaciones de estaciones pertenecientes a la red. Es mucho más sencillo incluir una estación a una red estructurada con concentradores, puesto que lo único que se tiene que hacer es enchufar la tarjeta de red de la nueva estación, a un puerto libre del concentrador.
- Proporcionar las ventajas de la topología en estrella para la implementación de topologías en bus y anillo.
Al covertirse en dispositivos inteligentes se hace necesaria la presencia de un procesador, así que, se puede decir que la gestión de estos búses la realiza un procesador, que, habitualmente es un procesador RISC de altas prestaciones. Los concentradores de la tercera generación son, obviamente, una evolución de los concentradores de la segunda generación. Son dispositivos que facilitan la interconexión con otros dispositivos de diferente naturaleza (Son modulares), son inteligentes, incorporando herramientas que facilitan parte de la gestión de la red, y además, contienen enlaces con líneas de alta velocidad, como enlaces de ATM.
Segmentación: Evidentemente, cuando se conectan muchas estaciones a un mismo cableado, como él tráfico de todas ellas va por el mismo medio, a mayor trafico, menor rendimiento de la red, hasta llegar a valores de rendimiento insostenibles. Por lo tanto, cuando el trafico es muy elevado, debido a la naturaleza de este (Transmisión de vídeo y audio, por ejemplo) o al numero de estaciones, lo que se hace es dividir el soporte físico de la red en varios segmentos, de forma que cada segmento trabaje de manera independiente, y solo en el caso en el que las estaciones origen y destino se encuentren en segmentos diferentes será necesario el paso de trafico entre segmentos.
La segmentación se lleva a cabo mediante puentes. Normalmente, cada segmento de red, reúne a todas las estaciones (todos los usuarios) de un mismo departamento, pues habitualmente son los que utilizan recursos comunes (servidores de archivos, de impresión, de comunicación, etc.), ya que en otro caso, si los segmentos no atendieran a una división lógica, poco servirían.
Concentradores ATM (Asyncronous Transfer Mode): Antes de empezar a hablar de esta tecnología. Consiste en transmitir la información en pequeños paquetes de longitud constante de 53 bytes (48 bytes de información y 5 bytes de cabecera). A este conjunto de 53 bytes se le llama celda. Evidentemente, si la información a transmitir es superior a 48 bytes, es necesario fragmentarla y enviarla en diferentes celdas. La diferencia con otras técnicas de transmisión es que en ATM, si la información a transmitir es inferior a 48 bytes se puede unir con otra información hasta completar los 48 bytes necesarios para crear cada celda.
Se trata de una tecnología orientada a la conexión. Esto significa que entre el origen y el destino se ha establecido una conexión antes de empezar a transmitir.
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