ARQUITECTURA DE REDES

ARQUITECTURA DE REDESRicardo Soto WismanInstructor SenaConcepto De Arquitectura De RedesLa 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 benfico tanto para los usuarios de la red como para los proveedores de hardware y software.Caractersticas de la ArquitecturaSeparacin 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 disea con alto grado de modularidad, de manera que los cambios se puedan hacer por pasos con un mnimo de perturbaciones.

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

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 operacin de la red sea mas eficiente y econmica.Administracin de la red.Dentro de la arquitectura se debe permitir que el usuario defina, opere, cambie, proteja y de mantenimiento a la red.Facilidad de uso.Mediante la arquitectura de red los diseadores pueden centra su atencin en las interfaces primarias de la red y por tanto hacerlas amigables para el usuario.Caractersticas de la ArquitecturaNormalizacin.Con la arquitectura de red se alimenta a quienes desarrollan y venden software a utilizar hardware y software normalizados. Mientras mayor es la normalizacin, mayor es la colectividad y menor el costo.Administracin de datos.En las arquitecturas de red se toma en cuenta la administracin de los datos y la necesidad de interconectar los diferentes sistemas de administracin de bases de datos.

Caractersticas de la ArquitecturaInterfaces.En las arquitecturas tambin 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 organizacin. Se obtiene mas eficiencia cuando los programadores del negocio no necesitan considerar la operacin.Caractersticas de la ArquitecturaTipos de ArquitecturaCon la ASR se describe una estructura integral que provee todos los modos de comunicacin de datos y con base en la cual se pueden planear e implementar nuevas redes de comunicacin de datos. La ASR se construyo en torno a cuatro principios bsicos: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 comunicacin de datos en forma separada de los usuarios mismos, lo cual permite hacer extensiones o modificaciones a la configuracin 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 comunicacin de un programa con un dispositivo de entrada / salida sin importar los requerimientos de cualquier dispositivo nico. Esto tambin permite aadir o modificar programas de aplicacin y equipo de comunicacin sin afectar a otros elementos de la red de comunicacin.Cuarto, en la ASR se utilizan funciones y protocolos lgicos y fsicos normalizado para la comunicacin de informacin entre dos puntos cualesquiera, y esto significa que se puede tener una arquitectura de propsito general y terminales industriales de muchas variedades y un solo protocolo de red.Arquitectura SRALa organizacin lgica de una red ASR, sin importar su configuracin fsica, se divide en dos grandes categoras 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 travs de la red y ayudan a los operadores de la red a realizar el control de esta y las funciones de administracin.Tipos de ArquitecturaArquitectura SRALa 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 transmisin de datos por enlaces individuales.

La red de control de trayectoria tiene dos capas: la capa de control de trayectoria y la capa de control de enlace de datos. El control de enrutamiento y de flujo son los principales servicios proporcionados por la capa de control de trayectoria, mientras que la transmisin de datos por enlaces individuales es el principal servicio que proporciona la capa de control de enlace de datos.

Tipos de ArquitecturaArquitectura SRAEsta es una arquitectura de red distribuida de la Digital Equipment Corporation. Se le llama DECnet y consta de cinco capas. La capa fsica, 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 aplicacin, es una mezcla de las capas de presentacin y aplicacin del modelo OSI. La DECnet no cuenta con una capa de sesin separada.La DECnet, al igual que la ASR de IBM, define un marco general tanto para la red de comunicacin de datos como para el procesamiento distribuido de datos. El objetivo de la DECnet es permitir la interconexin 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.Tipos de ArquitecturaArquitectura de Red Digital (DRA)La DECnet soporta la norma del protocolo internacional X.25 y cuenta con capacidades para conmutacin de paquetes. Se ofrece un emulador mediante el cual los sistemas de la Digital Equipment Corporation se pueden interconectar con las macrocomputadoras de IBM y correr en un ambiente ASR. El protocolo de mensaje para comunicacin digital de datos (PMCDD) de la DECnet es un protocolo orientado a los bytes cuya estructura es similar a la del protocolo de Comunicacin Binaria Sincrona (CBS) de IBM.Tipos de ArquitecturaArquitectura de Red Digital (DRA)La Red de computacin de recursos conectadas (ARCNET, Attached Resource Computing Network) es un sistema de red banda base, con paso de testigo (token) que ofrece topologas flexibles en estrella y bus a un precio bajo. Las velocidades de transmisin son de 2.5 Mbits/seg. ARCNET usa un protocolo de paso de testigo en una topologa de red en bus con testigo, pero ARCNET en si misma no es una norma IEEE. En 1977, Datapoint desarrollo ARCNET y autorizo a otras compaas. En 1981, Standard Microsystems Corporation (SMC) desarrollo el primer controlador LAN en un solo chip basado en el protocolo de paso de testigo de ARCNET. En 1986 se introdujo una nueva tecnologa de configuracin de chip.ARCNET tiene un bajo rendimiento, soporta longitudes de cables de hasta 2000 pies cuando se usan concentradores activos. Es adecuada para entornos de oficina que usan aplicaciones basadas en texto y donde los usuarios no acceden frecuentemente al servidor de archivos. Las versiones ms nuevas de ARCNET soportan cable de fibra ptica y de par-trenzado. Debido a que su esquema de cableado flexible permite de conexin largas y como se pueden tener configuraciones en estrella en la misma red de rea local. ARCNET es una buena eleccin cuando la velocidad no es un factor determinante pero el precio si.

Tipos de ArquitecturaArcnetARCNET proporciona una red robusta que no es tan susceptible a fallos como Ethernet de cable coaxial si el cable se suelta o se desconecta. Esto se debe particularmente a su topologa y a su baja velocidad de transferencia. Si el cable que une una estacin de trabajo a un concentrador se desconecta o corta, solo dicha estacin de trabajo se va a abajo, no la red entera. El protocolo de paso de testigo requiere que cada transaccin sea reconocida, de modo no hay cambios virtuales de errores, aunque el rendimiento es mucho ms bajo que en otros esquemas de conexin de red.Tipos de ArquitecturaArcnetDesarrollado por la compaa XERTOX y adoptado por la DEC (Digital Equipment Corporation), y la Intel, Ethernet fue uno de los primero estndares de bajo nivel. Actualmente es el estndar mas ampliamente usado.Ethernet esta principalmente orientado para automatizacin de oficinas, procesamiento de datos distribuido, y acceso de terminal que requieran de una conexin econmica a un medio de comunicacin local transportando trafico a altas velocidades

Tipos de ArquitecturaEthernetEste protocolo est basado sobre una topologa bus de cable coaxial, usando CSMA/CD ("Acceso Mltiple por Deteccin de Portadora con Deteccin de Colisiones") para acceso al medio y transmisin en banda base a 10 MBPS. Adems de cable coaxial soporta pares trenzados. Tambin es posible usar Fibra Optica haciendo uso de los adaptadores correspondientes.Adems de especificar el tipo de datos que pueden incluirse en un paquete y el tipo de cable que se puede usar para enviar esta informacin, el comit especific tambin la mxima longitud de un solo cable (500 metros) y las normas en que podran usarse repetidores para reforzar la seal en toda la red.Tipos de ArquitecturaEthernetCon este tipo deredes, se podr intercambiar informacin entrecomputadorasymanejarcompletamente unacomputadora desde la otra. Adems se podr compartir el acceso ainternet.Las especificaciones de Ethernet describen como los datos pueden ser enviados entrecomputadorasen una proximidad fsica en lo que es llamado red de rea local:LAN. Para ser una parte de sta LAN, cada computadoranecesita una interface de red - que "empaqueta" los datos para que "viajen" a travs de la red - y un punto de conexin, o puerto, para el cableado especial que conecta todas lasPCs.ste puerto, creado en laplaca madreo unatarjetainterfacede red, enva los datos a la red y recibe la informacin enviada desde otras computadorasa la red.

Tipos de ArquitecturaEthernetLa forma de enviar datos es segura, ya que emplea unprotocoloespecial para Ethernet llamado Acceso Mltiple por Deteccin de Portadora con Deteccin de Colisiones (CSMA/CD). La informacin se enva en forma depaquetes, y es muyseguro, ya que si se pierde alguno, se vuelven a enviar.En estas redes, lascomputadorasestn conectadas a unhub, que es un dispositivocentral que se encarga de distribuir de forma correcta lospaquetes de informacin.Adems de esta, existen otras formas de enviar la informacin, todo depende de la cantidad decomputadorasque desees conectar. Si solo deseas conectar dos, la red espeer-to-peer, que se instala de forma sencilla y va desde unpuertoal otro de lascomputadoras.Tipos de ArquitecturaEthernetLas conexiones Ethernet pasan informacin rpidamente. Por ejemplo el10 Base-T, pasa 10megabitspor segundo; aunque con la mejora de las redes en el cableado, la informacin que pasa actualmente es varias veces mayor.En la actualidad se est implementando una nueva tecnologallamadaEthernet 10-gbps, que enva 10 gibabits por segundo.Como vemos, disponemos de muy buenasvelocidadespara conectarse en red, adems es bastante accesible. De esta forma podrs compartir con las mquinas unasolaconexin a internety adems no ser necesario que cambies los perifricosde lugar, ya que puedes usarlos remotamente.Tipos de ArquitecturaEthernetEncapsulacin de datosFormacin de la trama estableciendo la delimitacin correspondienteDireccionamiento del nodo fuente y destinoDeteccin de errores en el canal de transmisinTipos de ArquitecturaFunciones De EthernetManejo de EnlaceAsignacin de canalResolucin de contencin, manejando colisionesCodificacin de los DatosGeneracin y extraccin del prembulo para fines de sincronizacinCodificacin y decodificacin de bitsTipos de ArquitecturaFunciones De EthernetAcceso al CanalTransmisin / Recepcin de los bits codificados.Sensibilidad de portadora, indicando trafico sobre el canalDeteccin de colisiones, indicando contencin sobre el canal

Tipos de ArquitecturaFunciones De EthernetFormato de TramaEn una red ethernet cada elemento del sistema tiene una direccin nica de 48 bits, y la informacin es transmitida serialmente en grupos de bits denominados tramas. Las tramas incluyen los datos a ser enviados, la direccin de la estacin que debe recibirlos y la direccin de la estacin que los transmiteCada interface ethernet monitorea el medio de transmisin antes de una transmisin para asegurar que no est en uso y durante la transmisin para detectar cualquier interferencia.

Tipos de ArquitecturaFunciones De EthernetEn caso de alguna interferencia durante la transmisin, las tramas son enviadas nuevamente cuando el medio est disponible. Para recibir los datos, cada estacin reconoce su propia direccin y acepta las tramas con esa direccin mientras ignora las dems.El tamao de trama permitido sin incluir el prembulo puede ser desde 64 a 1518 octetos. Las tramas fuera de este rango son consideradas invalidas.Tipos de ArquitecturaFunciones De EthernetEl modelo OSI surge como una bsqueda de solucin al problema de incompatibilidad de las redes de los aos 60. Fue desarrollado por la ISO (International Organization for Standardization) en 1977 y adoptado por UIT-T.Consiste de una serie de niveles que contienen las normas funcionales que cada nodo debe seguir en la Red para el intercambio de informacin y la nter- operatividad de los sistemas. Cada nivel del OSI es un modulo independiente que provee un servicio para el nivel superior dentro de la Arquitectura o modelo.

Tipos de ArquitecturaModelo OSIElModelo OSIes un lineamiento funcional para tareas decomunicacionesy, por consiguiente, no especifica un estndar de comunicacin para dichas tareas. Sin embargo, muchos estndares yprotocoloscumplen con los lineamientos del Modelo OSI.Como se mencion anteriormente, OSI nace de la necesidad de uniformizar los elementos que participan en la solucin del problema de comunicacin entre equipos de cmputo de diferentes fabricantes.Tipos de ArquitecturaModelo OSIEstos equipos presentan diferencias en:Procesador Central.Velocidad.Memoria.Dispositivos deAlmacenamiento.Interfaces para Comunicaciones.Cdigos de caracteres.Sistemas Operativos.Estas diferencias propician que el problema de comunicacin entrecomputadorasno tenga una solucin simple.

Tipos de ArquitecturaModelo OSILa solucin de cada problema especfico puede ser optimizada individualmente. Este modelo persigue unobjetivoclaro y bien definido:Formalizar los diferentes niveles deinteraccinpara la conexin de computadoras habilitando as la comunicacin delsistemade cmputo independientemente del:Fabricante.Arquitectura.Localizacin.Sistema Operativo.

Tipos de ArquitecturaModelo OSIEl objetivo perseguido por OSI establece unaestructuraque presenta las siguientes particularidades:Estructura multinivel:Se dise una estructura multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicacin. El nivel superior utiliza losserviciosde los niveles inferiores: Cada nivel se comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un mensaje a travs de los niveles inferiores en la mismacomputadora.La comunicacininternivel est bien definida. El nivel N utiliza los servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.

Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSIPuntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y tambin del superior.Unidades de informacin:En cada nivel, la unidad de informacin tiene diferente nombre y estructura.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSIEncabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato decontrol. Este elemento de control permite que un nivel enla computadora receptora se entere de que su similar en la computadora emisora esta envindoleinformacin. Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razn, se considera que un mensaje esta constituido de dos partes: Encabezado e Informacin. Entonces, la incorporacin de encabezados es necesaria aunque representa un lote extra de informacin, lo que implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la computadora destino retira los encabezados en orden inverso a como fueron incorporados en la computadora origen, finalmente el usuario slo recibe el mensaje original.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel Fsico: Es el nivel o capa encargada del control del transporte fsico de la informacin entre dos puntos. Define caractersticas funcionales, elctricas y mecnicas tales como:Establecer, mantener y liberar las conexiones punto a punto y multipunto.Tipo de transmisin asincrnica o sincronaModo de operacin simplex, half-duplex, full dplex.Velocidad de transmisin.Niveles de voltaje.Distribucin de pines en el conector y sus dimensiones.En este nivel se definen las interfaces, mdem, equipos terminales de lnea, etc.Tipos de ArquitecturaNiveles o Capas Del Modelo OSINivel de Enlace: Este nivel proporciona facilidades para la transmisin de bloques de datos entre dos estaciones dered.Son representativos de este nivel los procedimientos:Detectar errores en el nivel fsico.Establecer esquema de deteccin de errores para las retransmisiones o reconfiguraciones de la red.Establecer elmtodode acceso que la computadora debe seguir para transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a travs del enlace fsico.Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincrona.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de Red:La funcin mas importante de esta capa es la referida al control de errores en la transmisin entre dos puntos, proporcionando una transmisin libre de error sobre el medio fsico lo que permite al nivel prximo mas alto asumir una transmisin virtualmente libre de errores sobre el enlace. Esta funcin esta dividida en dos tareas: deteccin y correccin de errores, entre la cual destaca la deteccin de errores por el mtodo de chequeo de redundancia cclica (CRC) y el mtodo de correccin por retransmisin.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de Red:Destinado a definir el enrutamiento de datos en la red, as como la secuencial correcta de los mensajes. En este nivel se define la va mas adecuada dentro de la red para establecer una comunicacin ya que interviene en el enrutamiento y la congestin de las diferentes rutas.Esresponsabilidadde este nivel establecer, mantener y terminar las conexiones.Este nivel proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un mensaje en particular deber enviarse al nivel 4 (Nivel deTransporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos).Este nivel conmuta, enruta y controla la congestin de los paquetes de informacin en una sub-red.Defineel estadode los mensajes que se envan a nodos de la red.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de Transporte:Este nivel acta como un puente entre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las comunicaciones y los tres niveles superiores totalmente orientados a el procesamiento. Adems, garantiza una entrega confiable de la informacin.Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las caractersticas de transmisin ycalidaddeserviciorequerido por el nivel 5 (Sesin).Este nivel define como direccionar la localidad fsica de los dispositivos de la red.Asigna unadireccinnica de transporte a cada usuario.

Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de Transporte:Define una posible multicanalizacin. Esto es, puede soportar mltiples conexiones.Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos.Determina el protocolo que garantiza el envo del mensaje.Establece la transparencia de datos as como la confiabilidad en la transferencia de informacin entre dos sistemas.Asegura que los datos sean transmitidos libre de errores, en secuencia, y sin duplicacin o perdida.

Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de SesinEs la encargada de la organizacin y sincronizacin del dialogo entre terminales. Aqu se decide por ejemplo, cual estacin debe enviar comandos de inicio de la comunicacin, o quien debe reiniciar si la comunicacin se ha interrumpido. En general control la conexin lgica (no fsica ni de enlace).Es importante en este nivel la sincronizacin y resincronizacion de tal manera que el estado asumido en la sesin de comunicacin sea coherente en ambas estaciones. Tambin, se encarga de la traduccin entre nombres y base de datos de direcciones.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de Sesinproveer los servicios utilizados parala organizaciny sincronizacin deldilogoentre usuarios y el manejo e intercambio de datos.Establece el inicio y termino de la sesin.Recuperacin de la sesin.Control del dilogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir entre usuarios finales.Referencia a los dispositivos por nombre y no por direccin.Permite escribirprogramasque corrern en cualquier instalacin de red.

Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel Presentacin: Traduce el formato y asignan una sintaxis a los datos para su transmisin en la red.Determina la forma de presentacin de los datos sin preocuparse de su significado osemntica.Estableceindependenciaa losprocesosde aplicacin considerando las diferencias en la representacin de datos.Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el significado de los datos intercambiados.Este nivel o capa es el encargado de la representacin y manipulacin de estructuras de datos. Establece la sintaxis (o forma) en que los datos son intercambiados.

Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de AplicacinEn este nivel el usuario ejecuta sus aplicaciones. Ejemplo de este nivel son las bases de datos distribuidas en lo referente a su soporte.Se distinguen dos categoras: servicios que usan el modo conexin para operar en tiempo real y aquellos que usan modos de conexin retardados (no en tiempo real).Algunas aplicaciones de este nivel son:Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSINivel de AplicacinCorreo electrnico.Servicios interactivos, tales como transacciones bancarias, interrogacin de bases de datos, procesamiento en tiempo compartido.Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias de archivos(ftp), etc.Tipos de ArquitecturaEstructura Del Modelo OSI