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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


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


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


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


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!


Encaminamiento:

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• ¿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


Encaminamiento:

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• ¿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


Encaminamiento:

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Encaminamiento:Tipos de encaminamiento

• ¿Tipos de encaminamiento?▫ Clasificación 1Clasificación 1

FijoMúltiplep

▫ Clasificación 2EstáticoDinámico

▫ Clasificación 3Por inundaciónJerárquico


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



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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



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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



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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



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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



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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.


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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



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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


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)



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Control de congestión:¿Qué es?

Paquetes

Deseable

entrantes

Deseable

Congestión

Paquetes enviadosenviados



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Control de congestión:Técnicas

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

PreventivasControl de admisiónAdaptación del tráfico

Notificación 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



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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



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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

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