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Redes de Comunicación II

Módulo I. Fundamentos y modelos de red

Tema 2. FundamentosParte C. Nivel de red

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red 2

Introducción

• Funciones básicas:▫ EncaminamientoEncaminamiento▫ Control de congestión▫ “Tarificación” y gestión de la red (operación)Tarificación y gestión de la red (operación)• Servicios ofrecidos al siguiente nivel:▫ Abrir y cerrar conexiones▫ Abrir y cerrar conexiones▫ Enviar datos a una dirección concreta

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red 3

Motivación

• 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 congestión (II)▫ Control de congestión (II)• Índice▫ Conceptos previosConceptos previos▫ Encaminamiento

Qué esTipos de encaminamiento

▫ Control de congestiónQué esQué esTipos

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Conceptos previos:

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Conceptos previos: Organización de la red

• Formada por conjunto ordenadores especializados (nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por(nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por líneas punto a punto de alta velocidad• El funcionamiento de la red depende de si ésta estáEl funcionamiento de la red depende de si ésta está

ORIENTADA A CONEXIÓN o NO ORIENTADA A CONEXIÓNCONEXIÓN

Router

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Conceptos previos:

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Conceptos previos: Funcionamiento de una red conectiva

• ¿Cómo funciona? Proceso▫ Selección de una ruta entre origen y destino: CIRCUITO VIRTUAL

(CV)(CV)▫ Todos los paquetes irán por dicha ruta hasta cerrar la conexión ▫ Circuito virtual (pero conmutación por paquetes)(p p p q )• Propiedades▫ Los paquetes no se desordenan (mismo CV)

L l jid d id l d▫ La complejidad reside en la red

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Conceptos previos:

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Conceptos previos:Funcionamiento de una red conectiva

• Técnica almacenamiento y reenvío▫ Ordenador origen manda un paquete al router con elOrdenador origen manda un paquete al router con el

que está conectado.▫ El router lo almacena, comprueba errores y mandaEl router lo almacena, comprueba errores y manda

ACK.▫ Se analiza campo dirección y lo envía, colocándolo en p y ,

la cola de salida.▫ Se repite en todos los routers hasta alcanzar el destino.p

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Conceptos previos:

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Conceptos previos:Funcionamiento de una red NO conectiva

• ¿Cómo funciona?▫ No se establece circuito virtualNo se establece circuito virtual▫ Conmutación de paquetes pura por datagrama▫ La red sólo proporciona funciones de transmisión de

• Podrían llegar desordenados o

La red sólo proporciona funciones de transmisión de paquetes

• Podrían llegar desordenados o duplicados• Los errores se corrigen a nivel de• Los errores se corrigen a nivel de

transporte por los equipos finales▫ Complejidad en los equipos finales▫ Complejidad en los equipos finales• Tipo de red propuesta para Internet

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento:

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Encaminamiento:¿Qué es?

• ¿Qué es el encaminamiento?▫ Función propia del nivel de red que determina porFunción 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:En una red orientada a conexión:

Se aplica 1 vez, para crear el circuito virtualEjemplo: X.25j p

▫ En una red NO orientada a conexión:1 vez por cada paquete,

¡Cada paquete podría ir por una ruta distinta!

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento:

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Encaminamiento:¿Qué es?

• ¿Cómo? ▫ Cada router tiene una tabla de encaminamiento queCada router tiene una tabla de encaminamiento que

relaciona dirección destino con línea de salida.En redes conectivas:

Sólo para establecer la conexión (Circuito Virtual: CV) Todos los paquetes de dicha conexión irán por el mismo camino

En redes no conectivas:S lt d tSe consulta para cada paquete

paquete Líneas de salidaRouter

Línea de entrada

salida

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento:

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Encaminamiento:¿Qué es?

• ¿Qué propiedades serían deseables?▫ Simplicidad:p

para consumir pocos recursos▫ Robustez frente a:

fallos (caída de enlaces o nodos) o cambios en

l t l í d l dla topología de la redel tráfico ofrecido a la red

▫ EstabilidadEstabilidaddeben converger a una única solución

▫ OptimizaciónEn cada instante de tiempo, buscar las mejores rutas posibles

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento:

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Encaminamiento:Tipos de encaminamiento

• ¿Tipos de encaminamiento?▫ Clasificación 1Clasificación 1

FijoMúltiplep

▫ Clasificación 2EstáticoDinámico

▫ Clasificación 3Por inundaciónJerárquico

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “1”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “1”Encaminamiento fijo / múltiple

• Fijo:▫ Se almacena el nodo siguiente en la rutaSe almacena el nodo siguiente en la ruta▫ Si cambia la red, hay que cambiar la tabla• Múltiple (o bifurcado):• Múltiple (o bifurcado):▫ Varios caminos para llegar a un punto▫ Reparto entre varios posibles enlaces:▫ Reparto entre varios posibles enlaces:

Mayor rendimiento y fiabilidadSe puede separar el tráfico por prioridadesSe puede separar el tráfico por prioridades

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “2”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Encaminamiento estático

• Las rutas origen-destino▫ Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?

Al iniciar la red▫ Se guardan en tablasSe guardan en tablas▫ Se suelen calcular con algoritmos de mínimo coste

Ejemplos:Ejemplos:DijkstraBellman-Ford

• No es adecuado para redes grandes y complejasEvolución impredecible

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “2”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Encaminamiento dinámico

• Para redes muy complejas resulta más adecuado un encaminamiento de tipo dinámicoencaminamiento de tipo dinámico• Utiliza algoritmos adaptativos:▫ Tratan de adaptarse a los eventuales cambios en la redTratan de adaptarse a los eventuales cambios en la red▫ Clasificación:

CentralizadosCentralizadosAisladosDistribuidosDistribuidos

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “2”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos centralizados

• Un nodo central, especializado, calcula las tablas de encaminamiento de todos los nodosP ll• Para ello:▫ Cada nodo:

Envía periódicamente información al nodo centralp▫ El nodo central:

Calcula todas las rutas óptimas (según algún criterio de mínimo coste)mínimo coste)Envía a cada nodo su tabla actualizada

▫ Ventaja: Rutas óptimas debido a conocimiento globalRutas óptimas debido a conocimiento global

▫ Desventaja:Sobrecarga nodo central y sus líneas

l blVulnerable

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “2”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos aislados

• Cada nodo:▫ Actualiza sus propias tablas de encaminamientoActualiza sus propias tablas de encaminamiento▫ ¿Cómo?

Para ello:Para ello:Información local, de sus propias líneas

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Encaminamiento Tipos Clasificación “2”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos distribuidos

• Cada nodo:▫ Actualiza sus propias tablasActualiza sus propias tablas▫ ¿Cómo?

A diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicosA diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicos distribuidos:

Los nodos intercambian información con sus nodos vecinos

Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.

Encaminamiento Tipos Clasificación “3”

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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 queExcepto a aquel por el que llegó

Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.

Encaminamiento Tipos Clasificación “3”

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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “3”Algoritmos dinámicos jerárquicos

En redes muy grandes y complejas

¿Cómo funciona?¿Cómo funciona?1. Se actualizan (distribuidamente)

las tablas de cada nodo en cada región aislada de las demás

2. Se actualiza (distribuidamente) el encaminamiento entre regionesg

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Control de congestión:

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Control de congestión:¿Qué es?

• ¿Qué es congestión?▫ Degradación del funcionamiento de la red debido a unDegradación del funcionamiento de la red debido a un

excesivo número de paquetes en la redLos nodos no pueden procesar todos los paquetes que p p p q qrecibenProvoca

Retardos y Pérdidas de paquetes

i▫ Consecuencia Si un nodo se congestiona puede congestionar al resto de nodos (avalancha)nodos (avalancha)

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Control de congestión:

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Control de congestión:¿Qué es?

Paquetes

Deseable

entrantes

Deseable

Congestión

Paquetes enviadosenviados

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Control de congestión:

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Control de congestión:Técnicas

• ¿Cómo prevenir la congestión? y ¿Cómo controlarla?▫ TécnicasTécnicas

PreventivasControl de admisiónAdaptación del tráfico

Notificación de congestión

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Control de congestión:

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Control de congestión:Técnicas preventivas

• Control de admisión▫ Mirar si hay recursos disponiblesMirar si hay recursos disponibles

Si sí los hay entonces admitir la comunicaciónCon una cierta QoS (Quality of Service)( y )

Si no hay recursos disponibles entonces NO se admite la comunicación

Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.

Control de congestión:

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Control de congestión:Técnicas preventivas

• 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 salidaAbsorbe las irregularidades del tráfico de entrada

Tema 2. Fundamentos. Nivel de red

Control de congestión:

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Control de congestión:Técnicas de notificación

• Notificación de congestión▫ Hacia atrásHacia atrás

El nodo envía un paquete especial al emisor para solicitarle que disminuya el flujoq y j

▫ Hacia delanteEl nodo envía un paquete a la estación final para que ésta le diga a su paritaria que disminuya el flujo