Redes de comunicaciones, Diapositivas de Ingeniería Infórmatica

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REDES DE

COMUNICACIONES

1. INTRODUCCIÓN

• (^) Las redes de computadores actuales son una composición de dispositivos, metodologías y métodos de comunicación que han ido apareciendo desde finales del siglo XIX, desde la invención del teléfono.
• (^) Para que la transmisión de información ocurra, deben cumplirse ciertas condiciones: - (^) Tanto el emisor como el receptor debe usar el mismo protocolo, para lo que tendrán que establecerlo antes de iniciar la transmisión. - (^) El medio de transmisión no debe interferir en la comunicación. - (^) El medio debe estar adaptado técnicamente para el tipo de transmisión. - (^) La información a transmitir debe ser puesta de forma tal que sea compatible con el canal.

 (^) Redes de Área Local o LAN (Local Area Network): Son las más conocidas, y las de menor tamaño. Abarcan oficinas y edificios normalmente, e interconectan desde unos pocos equipos a miles de ellos. Su tamaño varía entres los 10 m y los 1.000 m. Está formada, normalmente, por estaciones de trabajo y terminales.

3. REDES DE CONMUTACIÓN

• (^) El sistema de conmutación ( switching en inglés) permite el alto tráfico de información entre los distintos usuarios de la red, evitando su congestión y aumentando su rendimiento.
• (^) Se sitúa en la capa 2 del modelo OSI, permitiendo a los nodos intermedios asignar direcciones y adjuntar datos.
• (^) Básicamente, existen dos tipos de arquitecturas de redes de comunicación: conmutación de paquetes y conmutación de circuitos.

1. Establecimiento del circuito: Es la creación del circuito entre el emisor y el receptor. Mediante solicitudes de los nodos intermedios, cada uno de ellos solicitará al siguiente la correspondiente petición, verificando la existencia de recursos disponibles. Si no los hay, se abortará la petición, informando de ello a cada nodo que haya participado, hasta llegar al emisor. 2. Transferencia de datos: Una vez finalizada la fase anterior, los ordenadores podrán comunicarse entre sí, efectuando la transmisión. 3. Desconexión: En esta fase se restablecen los recursos usados, poniéndolos de nuevo a disposición para una nueva comunicación.

• (^) Debido a que cada nodo conmutador tiene que saber organizar el tráfico y las conmutaciones, estos deben tener el suficiente “conocimiento” como para realizar su labor eficientemente.
• (^) La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente, ya que los canales están reservados, aunque no circulen datos a través de ellos.
• (^) Es el sistema más usado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias, pues se ahorra bastante lógica de control.

3.2 CONMUTACIÓN DE PAQUETES.

CARACTERÍSTICAS

• Con el fin de mejorar el rendimiento de la conmutación de circuitos, se diseñó la conmutación de paquetes , buscando los siguientes objetivos: - (^) Interconectar terminales con diferentes velocidades. - Crear conexiones simultáneas sin reserva de recursos.
• (^) Las ventajas de este tipo de conmutación frente a la conmutación de circuitos son:  (^) La eficiencia del canal de comunicación es mayor, pues cada nodo se puede compartir entre varios paquetes que quedarán almacenados en las respectivas colas hasta que sean enviados cuando corresponda, evitando la exclusividad del medio.  (^) Las conexiones entre equipos con distintas velocidades será posible gracias al almacenamiento de la información en las colas de los nodos intermedios, siendo procesada cuando sea necesario.  (^) Si el tráfico es muy elevado, no se bloqueará la información, sino que se producirá retardo en las transmisiones.

• (^) En un principio, se pensó que los paquetes tuvieran el mismo tamaño que el mensaje que iba a ser enviado (conmutación de mensajes), pero para mensajes de gran tamaño los nodos intermedios necesitarían demasiada memoria (pues almacenan el paquete en su totalidad antes de enviarlo, lo que requiere demasiado tiempo de proceso). Hoy se dividen los mensajes en un tamaño máximo fijado (generalmente 1.500 bytes). CONMUTACIÓN DE PAQUTES CON DATAGRAMAS
• (^) Cada paquete se trata de forma independiente, es decir, el emisor enumera los paquetes, les añade información de control y los envía a su destino. Puede que lleguen desordenados y por vías diferentes, y será el receptor el encargado de volver a establecer el orden de los paquetes y saber los que se han descartado, para lo que debe tener el software correspondiente.

3.3 ATM Y FRAME RELAY ATM

• (^) La conmutación de celdas en modo circuito virtual a altas velocidades permite simular las condiciones de una conmutación de circuitos y, por lo tanto, ofrecer servicios con una cierta calidad.
• (^) ATM (Asynchronous Transfer Mode) está orientado a la conexión, como una red de conmutación de circuitos. En el momento de iniciar la comunicación hacia un destino debe establecer el camino virtual que seguirán todas las celdas desde el origen al destino. Este camino no cambia durante toda la comunicación, por lo que, si cae un nodo la comunicación se pierde.
• (^) ATM garantiza el orden de llegada de las celdas, pero no la recepción de una celda, ya que la puede descartar si no es correcta.
• (^) Usa paquetes de tamaño fijo y reducido, 53 bytes, de los que 5 son de cabecera y 48 de datos útiles.

• (^) Las ventajas de este tipo de celdas son las siguientes:
  • (^) Facilita la conmutación de alta velocidad.
  • (^) Simplifica el hardware en los conmutadores y el procesamiento necesario en cada nodo.
  • (^) Reduce el tamaño de las memorias intermedias internas de los conmutadores, y permite una gestión de éstas más rápida y eficiente.
  • (^) Reduce el retraso de procesamiento, ya que pueden ser procesadas rápidamente y, además, permite realizar esta operación por hardware.
  • (^) Disminuye la variabilidad del retraso al tener todas las celdas la misma medida, lo que resulta esencial para servicios sensibles a la cuestión temporal, como son voz y vídeo. Formato de las celdas ATM
• (^) Son estructuras, como ya hemos visto, de 53 bytes, compuestas por dos campos:  (^) Header: Sus 5 bytes tienen la función de identificar el canal, detección de errores y activación o desactivación de la célula, e información concerniente a la corrección de errores y el número correspondiente de la secuencia.

Funcionamiento de ATM

• (^) El funcionamiento de ATM se basa en el establecimiento de un camino entre el emisor y el receptor, pasando por los nodos intermedios que sean necesarios. Su principal componente es el conmutador: - Emisor: Antes de que una fuente pueda comenzar a enviar celdas a su destino, la red ATM debe establecer un canal o circuito virtual (VC) desde la fuente al destino, compuesto de varios enlaces. En cada enlace, el VC tiene un identificador de circuito virtual (VCI). En el terminal transmisor, la información es escrita byte a byte en el campo de información de usuario de la celda, y después se le añade la cabecera. Cada celda incluye en su cabecera un campo para el VCI, usado para encaminarla a su destino. - (^) Conmutación: El componente principal de la red ATM es el conmutador, que transmite información a muy alta velocidad, y enruta cada celda ATM basándose en el camino virtual (VPI) y en el circuito virtual (VCI) de su cabecera, cambiando estos parámetros si fuera necesario al llegar a un encaminador. - (^) Receptor: Extrae la información byte a byte de las celdas entrantes y, por convenio con la información de la cabecera, la envía donde ésta le indique, pudiendo ser un terminal u otro módulo ATM para ser encaminada a otro destino.

FRAME RELAY

• (^) Frame Relay (retransmisión de tramas) es una técnica simplificada de conmutación de paquetes para el trasporte de información de datos. Es una evolución de la red X.25, y al igual que ésta sólo regula la interfaz usuario-red.
• (^) Frame relay confía en el uso de medios digitales de alta velocidad y muy fiables (baja tasa de error). Por ello, elimina funciones como el control de flujo y la corrección de errores de las capas de enlace y de red, dejando estas funcionalidades para los niveles superiores.
• (^) Si recibe una trama errónea, simplemente la descarta, confiando en que sea un protocolo de nivel superior de un equipo final quine pida la retransmisión de la trama. Por ello, se ha convertido en el complemento perfecto de TCP/IP.
• (^) Por esta reducción de funcionalidades, se considera que Frame relay no es un protocolo de nivel de red, sino de enlace.

• (^) Es un protocolo orientado a la conexión, y proporciona uniones entre usuarios a través de una red pública de conmutación de paquetes. Frame relay y su forma de trabajo
• (^) Una red Frame relay está formada por nodos y terminales conectados a éstos. El terminal (DTE) envía tramas a la red, cada una con un código de identificación DLCI (Data Link Circuit Identifier) que indica el destino de ésta.
• (^) Durante el proceso de llamada, todos los nodos en el camino hacia el destino final reservan un canal específico identificándolo con un DLCI, por el que las tramas con ese identificador deberán enviarse, los nodos encaminan las tramas hacia su destino leyendo su código de identificación.