Segunda parte alta velocidad
primera parte aqui
TECNOLOGIAS DE ALTA VELOCIDAD
Hoy en día existe una necesidad, cada vez más acuciante, de incrementar el ancho de banda de las redes de área local. El mayor porcentaje de redes de área local instaladas son redes Ethernet (10Mbps) o redes Token Ring (4 o 16 Mbps). Ambas tienen limitaciones importantes:
Las primeras bajan drásticamente su rendimiento cuando crece el número de estaciones conectadas a ellas, llegando a bloquearse a consecuencia del aumento de las colisiones. Las redes Token Ring imponen limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden conectárseles.
Ambas proporcionan anchos de banda suficientes para aplicaciones tradicionales de computador, pero no para las nuevas aplicaciones de tiempo real (transmisión de voz y vídeo) y aplicaciones multimedia que están apareciendo, o bien, para conexiones a servidores de red que están muy solicitados y que necesitan mucho ancho de banda.
El medio de transmisión en las LANs tradicionales (incluida FDDI) es un medio compartido, es decir, hay que competir con el resto de las estaciones para acceder al medio de transmisión. Esto es también ineficaz para las aplicaciones de tiempo real.
Ante esta panorámica se empieza a estudiar la posibilidad de aumentar el ancho de banda de las redes de área local a 100Mbps. Hasta hace muy poco la única tecnología estándar que proporcionaba 100Mbps era FDDI. Sin embargo, la especificación de FDDI, a pesar de superar a todas sus predecesoras, está tardando bastante en entrar en el mercado, incluso en áreas donde en principio tenía grandes ventajas. Esta tardanza se debe, fundamentalmente a dos factores:
Los trabajos originales en la especificación del estándar FDDI comenzaron en 1984, y no finalizaron hasta ocho años después. La tecnología punta no puede esperar tanto.
Los resultados obtenidos han compensado la larga espera, pero no así los costos. A pesar que el rendimiento global de FDDI y la tolerancia a fallos son buenos, FDDI requiere un alto precio inicial en la instalación hardware. Los precios de los interfaces, acopladores, conectores, etc. son muy altos. Además, dada la complejidad del protocolo FDDI, los costos de formación y soporte pueden doblar el precio de la red.
FDDI debería tender a reducir las diferencias de precio que presenta respecto a otros protocolos como 100 BaseT de Fast Ethernet o 100VGAnylan.
ETHERNET Y TOKEN RING A 100Mbps
Se han terminado de desarrollar nuevas tecnologías de Ethernet y Token Ring a 100Mbps. La idea de partida consistió en que los diseños de redes de área local que se plantearán en un futuro próximo estarían basados en bus de FDDI o ATM, usando una tecnología asequible de red local a 100 Mbps, que permitieran que la Ethernet o Token Ring donde trabaja el usuario final tuviera a su disposición un ancho de banda tal que las aplicaciones futuras fueran operativas y no se advirtieran retrasos en su funcionamiento. Se tuvieron que resolver varios problemas. Entre ellos está satisfacer las limitaciones FCC (Federal Communications Commission) de los Estados Unidos, que limitan la radiación emitida por los cables de categoría 3 UTP que lleven tráfico de alta velocidad. En este punto los fabricantes estaban divididos en dos grupos. Para conseguirlo, unos propusieron la propagación de la señal de datos sobre cuatro pares UTP en vez de dos y limitar las transmisiones a un único sentido. El uso de cuatro pares en vez de dos es un requerimiento fácil de cumplir ya que los cableados UTP existentes están hechos con cuatro pares, dos de los cuales no se usan. Sin embargo, la limitación de las transmisiones a un único sentido requeriría la sustitución del mecanismo de acceso al medio CSMA/CD por otro nuevo. Con CSMA/CD las estaciones son capaces de recibir y transmitir datos simultáneamente detectando cuando la red está ocupada. Los opositores sostenían que Ethernet sin CSMA/CD no es Ethernet, y que las limitaciones de las emisiones de radiación deben de superarse usando técnicas de señalización basadas en chips, en vez de reemplazar el mecanismo de acceso al medio. A pesar de los problemas y las diferencias, los grupos de estudio se pusieron de acuerdo en tres puntos cruciales en la tecnología de Ethernet a 100 Mbps: Se debe basar en la misma topología en estrella usada en las redes 10BaseT, con estaciones de trabajo a distancias de hasta 100 metros del HUB.
Debe usar el mismo formato de trama que 10BaseT de forma que para unir las Ethernet existentes con las nuevas a 100 Mbps, sólo hagan falta HUBs equipados con buffers de memoria para manejar la diferencia de velocidades.
Limitar las distancias de la estación de trabajo al HUB a 100 metros, esto hace que no se pueda utilizar como tecnología de bus.
Se formalizarón varias propuestas y algunas de ellas se han establecido como estándar , las más conocidas son: 100BaseVG (IEEE 802.12), 100BaseVG-AnyLAN (IEEE 802.12) y 100BaseT(802.30).
100Base-VG o 100VG-AnyLAN
Es la tecnología de Ethernet a 100 Mbps propuesta por Hewlet Packard y At&T, a la que se unió IBM. En el estándar se propone que las señales sean transmitidas sobre cuatro pares en una única dirección ya sea de estación a HUB o al revés. Fue diseñada con dos objetivos fundamentales:
Aprovechar la infraestructura de cableado que muchas empresas tienen instalado
Favorecer aquellas aplicaciones con requerimientos críticos de respuesta en tiempo.
El primer objetivo queda cubierto ya que 100Base-VG tiene una topología en estrella basada en concentradores, y utiliza cuatro pares de hilos que pueden ser UTP de categoría 3 (categoría de voz, de ahí el término VG) o categoría 5 (categoría de datos), STP o bien fibra óptica. La información primero se codifica transformando 5 bits en 6 símbolos (5B/6B) y después éstos se transmiten con señalización NRZ distribuidos en los cuatro canales pues la comunicación es half duplex.
Para satisfacer el segundo objetivo, se propone remplazar CSMA/CD por un nuevo método de acceso llamado Demand Priority Protocol. Con este protocolo las demandas de acceso procedentes de estaciones son enviadas al HUB, encargándose este de responder. Puede funcionar en instalaciones de cableado UTP de categoría 3 (cableado de calidad de voz, o Voice Grade- VG). También se soportan los cableados de categoría 4 y 5. Los conectores que se utilizan son del tipo RJ45, así como los conectores Telco de 50 pines usados para 25 pares de cables. Usando estos conectores y un cable UTP de categoría 3 se pueden soportar las conexiones con distancias entre estación y HUB de 100 metros. Si, en cambio, el cable es de categoría 4 o 5 se soportan distancias de 200 metros y usando conexiones de fibra óptica la distancia puede llegar a ser de 2Km.
Las principales características de 100BaseVG son:
El formato de la trama en la capa de enlace es idéntico al usado en Ethernet.
Posee una topología en estrella. Las estaciones están conectadas a un HUB que es un nodo de conmutación de circuitos. Se pueden asignar prioridades a los puertos de dicho HUB.
Usa los cuatro pares del cable para cada estación (10BaseT solo usa dos). Se divide la señal de 100 Mbps sobre cuatro pares, es decir hay 25 Mbps sobre cada par. De esta forma los niveles de radiación están dentro de los permitidos por las regulaciones FCC. Utiliza un método de codificación llamado 5B6B (5bits en 6 símbolos) para remplazar al método de codificación diferencial Manchester usado en 10BaseT.
El método de acceso (Demand Priority Protocol) actúa de la siguiente manera:
Una estación emite una petición de transmisión (tono).
Recibe una autorización de transmisión por parte del HUB (tono).
El HUB empieza a recibir la trama y mientras determina cual es la estación de destino sigue recibiendo datos (buffer elástico).
El HUB avisa a la estación de destino del próximo envío de datos.
La estación destino responde con un preparado para recibir.
Durante los últimos tres pasos el HUB continua recibiendo datos.
Se realiza la transmisión de datos al destino (a través de los cuatro pares)
Ambas estaciones vuelven al estado inicial al terminar la transmisión.
100BaseVG tiene muchas similitudes con respecto a Ethernet, pero implementa varias mejoras:
Fair Arbitration o acceso determinístico. Se sustituyen las colisiones por un procedimiento determinístico de acceso al medio para cada estación basado en un protocolo de demanda/concesión administrado por el hub. Esto proporciona un ancho de banda ordenado sin colisiones, de forma que el 97% del ancho de banda sea usado por datos de usuario.
Link Privacy o aislamiento de enlace. El aislamiento del enlace es inherente al protocolo 100BaseVG dado que las estaciones están generando tramas que van por un circuito virtual creado por el hub. Sigue siendo un medio compartido, pues mientras este establecido un circuito no van a poder establecer más. Los paquetes de broadcast se repiten por todos los puertos. La detección de intrusos es muy fácil de implementar con 100BaseVG.
Demand Priority Signaling o establecimiento de prioridades por demanda. Permite a las aplicaciones multimedia u otras aplicaciones muy sensibles a los retardos aumentar su prioridad de acceso a la red.
Al unirse IBM al grupo de 100BaseVG se cambió el nombre de la especificación por 100BaseVG-AnyLAN. Es una especificación ampliada para permitir que no sólo las tramas Ethernet vaya a 100 Mbps sino también las de Token Ring. Este cambió no retrasó la aparición del estándar ya que incluir dentro de éste formato de las tramas Token Ring no supuso cambios significativos.
Las reglas para la topología y recomendaciones para las redes 100VG-AnyLAN :Regla 1: La topología de red debe ser una estrella física punto a punto, sin ramificaciones ni bucles. Regla 2: En una red 4-pares UTP, se requieren los cuatro pares.
Regla 3: No se usa cable liado UTP (cable que consta de 25 o más pares trenzados en una funda) para los enlaces de redes donde los nodos terminales están configurados en modo promiscuo.
Regla 4: No se usa cable liso en una topología de par trenzado.
Regla 5: Debe haber un único camino activo entre un par de hubs en la red.
Regla 6: La máxima distancia entre un nodo terminal y el hub raíz en una red de segundo nivel es 4 Km. (usando cableado de fibra óptica).
Máximas distancias entre Hub raíz y nodo terminal.--------------------------------------------------------------------------------------------------- Numero de Hubs entre Numero de niveles Máxima distancia entre hub raíz y nodo terminal en la red hub raíz y nodo terminal
---------------------------------------------------------------------------------------------------
1 2 4 km.
2 3 3 km.
3 4 2 km.
4 5 1 km.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Regla 7: El numero máximo de niveles en una red 100VG-AnyLAN es de 5.
Regla 8: No hay limites en el número de nodos en un segmento no apantallado 100VG-AnyLAN.
Regla 9: Todos los nodos en una porción simple (campo simple a 100 Mbit/s) de una red 100VG-AnyLAN deben usar el mismo formato de paquete soportado por Ethernet/802.3 y token Ring 802.5.
Regla 10: Entre cualquier par de nodos en una red 100VG-AnyLAN, no debería de haber mas de 7 bridges.
Recomendación: Minimizar los niveles de cascada.
100Base-T (Fast Ethernet)
En un principio llamada 100BaseX. Esta especificación fue promovida por Grand Junction, es la evolución de 10BaseT a altas velocidades. 100Base-T utiliza CSMA/CD como protocolo de acceso al medio, transmite tramas con el formato Ethernet a 100 Mbps y emplea una topología de estrella basada en un concentrador. En la capa física existen tres propuestas diferentes: 100Base-TX, 100Base-T4 y 100Base-FX, que permiten utilizar diferentes medios de transmisión. El subcomité 802.3 ha dicho que los esquemas de señalización serán interoperables en una misma red .
Muchas empresas interesadas en desarrollar estas tecnologías formaron una agrupación, The Fast Ethernet Alliance, que entre otras cosas ha logrado presionar al subcomité 802.3 para acelerar los procesos de estandarización. El trabajo original de la propuesta 100Base-TX fue desarrollado por Grand Junction Networks, y a ella se han sumado muchas otras empresas como David Systems, Chipcom, SynOptics, 3Com, Intel, National Semiconductor, DEC y Sun.
100Base-TX consolida dos estándares: el protocolo de acceso al medio CSMA/CD de 802.3 (cambiando únicamente la duración del intervalo entre tramas de 9.6 a 0.96 µs), y la subcapa física dependiente del medio TP-PMD de FDDI. Así, 100Base-TX requiere dos líneas UTP de categoría 5, a través de los cuales transmite con señalización MLT-3, para conectar cada estación al concentrador. Se define una capa de convergencia para mapear la señalización continua full duplex de FDDI con el esquema asíncrono half duplex usado en Ethernet. También puede utilizarse STP como medio físico.
Por otra parte, la tecnología 100Base-T4 es propuesta con el objetivo fundamental de transmitir información a 100 Mbps a través del cableado que se utilizaba hasta 1992 y que se sigue utilizando para redes de voz y de datos a velocidades hasta de 10 Mbps. Este cable es UTP de categoría 3. La especificación sometida a consideración del subcomité 802.3 ha sido desarrollada por SMC, 3Com e Intel.
Utiliza cuatro pares UTP (de ahí el término T4), tres pares se utilizan para transmitir o recibir la trama (la comunicación es half duplex) mientras que el último par se utiliza exclusivamente como entrada para detección de colisiones. Antes de ser transmitidos, los datos se codifican transformando 8 bits en 6 símbolos ternarios (8B/6T). La información ternaria es entonces transmitida por los canales de datos. Este modelo es técnicamente similar a la señalización MLT-3, ofreciendo un nivel adecuado de emisiones electromagnéticas.
Por último, la propuesta 100Base-FX emplea dos fibras ópticas multimodales.
Al igual que en 10BaseT, la distancia máxima entre una estación y el concentrador en 100Base-T es de 100 metros. Sin embargo, las reglas de topología permitidas son diferentes en 100Base-T: sólo se permiten dos repetidores, y la distancia máxima de una red es de 205 metros si se utiliza par trenzado y 325 si se emplea fibra óptica .
FDDI. UNA RED DE FIBRA OPTICA
FDDI (Fiber Distributed Data Inteface) es una evolución de Ethernet, token bus a protocolos de mayores prestaciones. Propuesto por ANSI ( standard X3T9.5). Hacia 1980, comienzan a necesitarse redes que transmitan datos a alta velocidad.
También se necesitaba transmitir datos en tiempos cortos y acotados. En respuesta a estas necesidades, se desarrolla FDDI. FDDI ofrece 100 Mbps, con hasta 500 estaciones conectadas y un máximo de 100 km entre ellas. Las estaciones se conectan en un doble anillo de fibra óptica por seguridad. Por su alta velocidad de transmisión, también puede usarse como una red de conexión entre redes más pequeñas.
Funciones de FDDI
Las funciones de FDDI se define en el SMT (Station ManagemenT). Abarcan la capa física (PMD y PHY) y parte de la capa de enlace (MAC). Por ello, FDDI se instala en los niveles más bajos de la torre OSI. No habría problemas en usar otros protocolos para las capas superiores, en principio. Por lo contrario, las implementaciones sólo han conseguido encapsular correctamente ARP e IP sobre FDDI.
Nivel Físico: PMD
En el nivel dependiente del medio (PMD), FDDI no impone restricciones al tipo de fibra que debe usarse. Puede utilizarse fibra multimodo (MMF), o fibra monomodo (SMF). Las fibras serán de dimensiones 62,5/125 o 85/125 (diámetro del núcleo/di metro de la fibra). MMF necesita mejores emisores y receptores que SMF para mantener las mismas longitudes de enlace. En cualquier caso, la potencia de transmisión mínima es de -16 dBm y la potencia recibida mínima es de -26 dBm, lo que deja un margen de 11 dBs para pérdidas. Los transmisores pueden ser LED o láseres. Los receptores pueden ser diodos PIN o de avalancha. Se trabaja en la ventana de 1300 nanómetros. En una misma red puede haber enlaces con fibras MMF y SMF, aunque deben examinarse con cuidado. Se recomienda emplear conectores SC preferentemente. También pueden emplearse conectores ST. La probabilidad de error requerida es 4*10-11.
Nivel Físico: PHY
El otro subnivel físico, PHY, define el protocolo de introducción de datos en la fibra. FDDI introduce redundancia en los datos en transmisión. Usa un código 4B/5B, transmite 5 bits por cada 4 bits que le envía el nivel superior. La elección de los códigos se hizo para equilibrar la potencia continua del código, y evitar secuencias de 0's o 1's demasiado largas. El régimen binario efectivo que soporta la fibra son 125 Mbps.
MAC define la longitud máxima de trama en 4500 bytes para evitar problemas de desincronización. No hay longitud de trama mínima. El formato de trama es:
PA = Preámbulo: 30 caracteres IDLE, para sincronismo.
SD = delimitador de inicio. No se repite en el campo de datos. FC = control de trama. Tipo de trama (síncrona, etc.). DA = Dirección de destino.
SA = Dirección de destino.
INFORMACION: Datos transmitidos.
FCS= Redundancia de la trama con CRC-32.
ED = Delimitador de fin de trama. No se puede repetir en el campo de datos.
FS = Frame Status. Receptor informa a origen del resultado de la trama (trama errónea, bien recibida, etc.)
Una estación que está transmitiendo trama debe retirarla del anillo. Mientras lo hace, puede introducir nuevas tramas, o transmitir caracteres IDLE, hasta retirarla completamente. Dado que protocolos superiores (UDP, por ejemplo) definen longitudes de trama diferentes, las estaciones deben estar preparadas para fragmentar/ensamblar paquetes cuando sea necesario.
Nivel de enlace: MAC
MAC aporta las mayores novedades de FDDI. FDDI soporta dos tipos de tráfico:
* Tráfico síncrono: voz, imágenes, etc., información que debe ser transmitida antes de un determinado tiempo. Podría decirse que es tráfico de datos en tiempo real.
* Tráfico asíncrono: e-mail, ftp, etc., información para la cual el tiempo que tarde en llagar al destino no es el factor decisivo.
La filosofía que persigue FDDI es atender primero el tráfico síncrono y después el tráfico asíncrono. Para ello, cada estación tiene varios temporizadores:
* Token Rotation Time (TRT): tiempo transcurrido desde que llegó el último testigo.
* Token Hold Time (THT): tiempo máximo que una estación puede poseer el testigo.
Todas las estaciones tienen un parámetro fijo, el Target Token Rotation Time (TTRT), que fija el tiempo que tarda el testigo en dar una vuelta al anillo, y cada una tiene un parámetro propio, Syncronous Time (ST o Ci, dependiendo de autores). Este parámetro fija el tiempo máximo que una estación está transmitiendo tráfico síncrono.
Cuando llega el testigo, comprueba que ha llegado a tiempo. Para ello, ve si TRT > 0. Si es cierto, la estación captura el testigo. Si es falso, la estación la estación lo deja pasar a la siguiente estación. En cualquier caso, TRT se reinicializa a TTRT.
2) Una vez la estación posee el testigo, el valor de TRT se carga en THT. Se comienzan a transmitir tramas síncronas.
3) THT llega a cero. En ese caso, se termina el turno de la estación, y se pasa el testigo a la siguiente.
4) Antes de que THT llegue a 0 se acaban las tramas síncronas que tenía la estación preparada para transmitir. Se transmiten ahora todas aquellas tramas asíncronas de que se dispongan, hasta que THT llegue a cero.
5) Si se acaba también las tramas asíncronas, pasa el testigo.
Se plantea un problema cuando se acaba el THT mientras se está transmitiendo una trama. Este fenómeno se llama overrun.
El intervalo máximo entre dos testigos en una estación ronda 2*TTRT.
Las estaciones se conectan mediante un doble anillo de fibra óptica. En cada anillo, la información circula en una dirección. En caso de que caiga un enlace entre dos estaciones, las fibras se puentean internamente en las estaciones, de modo que el anillo no se para. Esta configuración clasifica las estaciones en dos clases:
* DAS : Dual Attachment Station. Estación conectada al doble anillo. Capaces de reconfigurarse. Más caras.
* SAS : Single Attachment Station. Estación conectada a uno de los dos anillos solamente. Más baratas.
Otras soluciones alternativas
Se han planteado otras soluciones al standard original expuesto anteriormente. Todas las soluciones se basan en el estándar FDDI, aunque varían algunos niveles, para adaptarlo a determinadas situaciones. Las soluciones más atractivas son CDDI, FDDI-II, y LCF-FDDI
CDDI
CDDI (Copper Distributed Data Interface) no es otra cosa que FDDI utilizando cables de cobre en lugar de fibra óptica como medio de transmisión. Sólo afecta al PMD. Para seguir cumpliendo los requerimientos de ruido y velocidad de transmisión se reduce la distancia máxima de enlace a 100 m. Para evitar también la radiación que produce el par trenzado sin blindaje ( Unshielded Twisted Pair, UTP) cuando se utilice este medio de transmisión se utiliza un código diferente, NRZ- III. Básicamente, es NRZ con tres niveles, subiendo y bajando niveles hasta llegar a los extremos. De este modo, baja la frecuencia máxima que soporta el par trenzado, reduciéndose las radiaciones. La principal ventaja que aporta CDDI es la reducción en los costos de implantación de FDDI, sobre todo cuando se quiere hacer llegar FDDI hasta los terminales de usuario (FDDI- on-desk). Los terminales suelen estar ya cableados, por lo que sustituir el cobre por la fibra óptica aparece como un costo innecesario en muchos casos. Además, los receptores y transmisores ópticos que emplea FDDI resultan demasiado caros frente a los dispositivos electrónicos que utiliza CDDI. Por lo demás, los cambios en el código no son relevantes y la reducción en la distancia máxima no es importante, puesto que CDDI se utilizaría dentro de los edificios, en los que las distancias suelen ser inferiores a esos 100 metros críticos.
FDDI-II
FDDI-II cambia el servicio que ofrece. Amplía SMT hasta completar el nivel de enlace. Ahora el nivel de red no ve un único canal de 100 Mbps sino que este canal se divide en 16 canales isócronos de 6,144 Mbps (WBC), y un canal de transmisión de paquetes, de 768 Kbps (PDG). Las tramas son de 0.125 ms y contienen intercalados los distintos canales. Inicialmente, se envían 2,5 bytes de preámbulo que sincronizan el reloj de 8 Khz que inicia las tramas y 12 bytes de cabecera de la trama. Se envía el byte correspondiente al PDG. Luego se envía un byte de cada canal. Cuando se llega a un byte múltiplo de 8 en los WBC se vuelve a enviar 1 byte de PDG.
Usualmente, los testigos se pasan a través del PDG. Los WBC pueden subdividirse en canales menores, en funciones de las necesidades de las estaciones.
Aparece ahora un nuevo tipo de tráfico, de prioridad mayor que el síncrono de FDDI, que es el tráfico conmutado. Hay dos testigos, testigo restringido y testigo sin restricciones. Dependiendo de las restricciones en tiempo de llegada de las tramas se utiliza una combinación de tráfico y testigos.
LCF-PMD
LCF-PMD (Low-Cost Fiber Physical Medium Dependent) surge también como necesidad económica. Se busca reducir el costo de implantación de una red FDDI. Para ello, se cambia de nuevo el PMD. Se introduce unos nuevos tipos de fibra ( 200/230), más baratos y de peores prestaciones. Igual que en CDDI, se amplían los márgenes de ruido, y se reducen las longitudes de los enlaces, ahora hasta los 500 metros. Se reduce la potencia mínima de transmisión en 2 dBm. Se relaja en 2 dBm la potencia mínima de recepción, quedando sólo 7 dBs para pérdidas. El resto del protocolo no se altera.
Rendimiento
El rendimiento de FDDI se mide en dos aspectos: Retardo de as tramas en llegar a la estación destino y cantidad de datos que llegan a destino por segundo. Un primer par metro de importancia es el TTRT. Si es pequeño, el testigo circula muy rápidamente, de modo que el retardo es pequeño. Si es grande, el desempeño es mayor, pero estaciones con mucha carga retrasan a las demás. Los valores típicos de TTRT rondan los 4 ms o los 165 ms,. Otro factor a tener en cuenta es el tamaño de los paquetes. Si es grande, aumenta el desempeño. Si es pequeño, disminuye el retardo.
Conclusiones
En conclusión, FDDI ofrece transmisión de datos a alta velocidad, en tiempo real o no, entre un número de estaciones alto y separadas una distancia elevada. También puede servir como red de conexión entre LANs que estén funcionando previamente. Se ha sabido adaptar a las características de entornos en los que resulta muy deseable disponer de ella, pero su elevado costo inicial parecía prohibir. Esto hace de FDDI y LCF alternativas muy interesantes para LANs. Sin embargo, la irrupción de ATM ha hecho que FDDI se considere "la hermana pequeña" de las redes de comunicación óptica. ATM ha hecho que FDDI ya no sea un campo de investigación tan activo como fue a finales de los 80, ni siquiera en FDDI-II, que aprovecha parte de las ideas que utiliza ATM. Por ejemplo, la inclusión de canales virtuales conmutados.
ATM
ATM se originó por la necesidad de un standard mundial que permitiera el intercambio de información, sin tener en cuenta el tipo de información transmitida. Con ATM la meta es obtener un standard internacional. ATM es una tecnología que va creciendo y es controlada por un consenso internacional, no por la simple vista o estrategia de un vendedor.
Desde siempre, se han usado métodos separados para la transmisión de información entre los usuarios de una red de área local (LAN) y los de una red de gran tamaño(WAN). Esta situación traía una serie de problemas a los usuarios de LAN's que querían conectarse a redes de área metropolitana, nacional y finalmente mundial. ATM es un método de comunicación que se puede implantar tanto en LAN's como en WAN's. Con el tiempo, ATM intenta que las diferencias existentes entre LAN y WAN vayan desapareciendo.
Actualmente se usan redes independientes para transportar voz, datos e imágenes de video debido a que necesitan un ancho de banda diferente. El tráfico de datos no necesita comunicar por un periodo extenso de tiempo sino transmitir grandes cantidades de información tan rápido como sea posible. Voz y video, por otra parte, tienden a necesitar un trafico mas uniforme siendo muy importante cuando y en el orden en que llega la información. Con ATM, redes separadas no serán necesarias. ATM es el única tecnología basada en estándar que ha sido diseñada desde el comienzo para soportar transmisiones simultaneas de datos, voz y video.
ATM es un standard para comunicaciones que esta creciendo rápidamente debido a que es capaz de transmitir a una velocidad de varios Megabits hasta llegar a Gigabit.
Cuando se necesita enviar información, el emisor "negocia" un camino en la red para que su comunicación circule por él hacia el destino. Una vez asignado el camino, el emisor especifica el tipo, la velocidad y otros atributos de la comunicación.
Otro concepto clave es que ATM está basado en el uso de conmutadores. Hacer la comunicación por medio de un conmutador (en vez de un bus) tiene ciertas ventajas:
Reserva de ancho de banda para la conexión
Mayor ancho de banda
Procedimientos de conexión bien definidos
Velocidades de acceso flexibles.
Si se usa ATM, la información a enviar es dividida en paquetes de longitud fija.
Estos son mandados por la red y el destinatario se encarga de poner los datos en su estado inicial. Los paquetes en ATM tienen una longitud fija de 53 bytes, esto permite que la información sea transportada de una manera predecible. El hecho de que sea predecible permite diferentes tipos de trafico en la misma red.
Los paquetes están divididos en dos partes, la cabecera y payload. El payload (que ocupa 48 bytes) es la parte del paquete donde viaja la información, ya sean datos, imágenes o voz. La cabecera (que ocupa 5 bytes) lleva el mecanismo direcccionamiento.
ATM a pasado de la teoría a la realidad con productos y servicios disponibles hoy en día. EL ATM forun ha patrocinado demostraciones de interoperatibilidad para demostrar la tecnología y continua reuniéndose para discutir sobre la evolución de ATM.
EL ATM coexiste con la actual tecnología LAN/WAN. Las especificaciones de ATM están siendo descritas para asegurar que el ATM integre las numerosas tecnologías de red existentes, a varios niveles(ie, Frame Relay, Ethernet, TCP/IP).
Equipos, servicios y aplicaciones están disponibles hoy en día y están siendo actualmente usadas en redes.
La industria de la telecomunicación se dirige al ATM.
Paquetes ATMojo gráfica)
Un paquete en ATM es la información básica transferida en las comunicaciones B-ISDN de ATM. Los paquetes tienen una longitud de 53 bytes. Cinco de estos bytes forman la cabecera y los 48 bytes que quedan forman el campo de información del usuario llamado "payload". Durante el proceso de estandarización aparecieron problemas a la hora de determinar la longitud de los payload de los paquetes. Por una parte en USA se preferían unos payload de 64 bytes ya que parecía ser mas adecuado para el funcionamiento de sus redes. Por otra parte los europeos y japoneses querían payload de 32 bytes para el mejor funcionamiento de sus redes. Al final se opto como compromiso los 48 bytes actuales que mas los 5 bytes que ocupa la cabecera forman los 53 bytes de cada paquete.
La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete NNI:
(ojo imagen)
La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete UNI:
(ojo imagen)
La cabecera se divide en los campos GFC, VPI, VCI , PT, CLP y HEC. Los tamaños de estos campo difieren mínimamente entre el NNI y el UNI. Los tamaños de los campos son los siguientes:
(ojo imagen)
Los Standards de ATM especifican que los paquetes de ATM deben ser enviados en orden. Cualquier switch y equipo diseñado deberá tener esto en cuenta.
Paquetes de ATM
La longitud de los paquetes en ATM es de 53 bytes. Los primeros 5 bytes corresponden a la cabecera y los restantes 48 al payload:
<------------- 5 bytes ---------------->|<---------- 48 bytes --------->|
-------------------------------------------------------------------------
| VCI Label | control | header checksum | optional adaptation | payload |
| 24 bits | 8 bits | 8 bits | layer 4 bytes |44 or 48 |
-------------------------------------------------------------------------
Control de Flujo Genérico (GFC):
Aunque la función primaria de este campo es el control del acceso físico, a menudo se usa para reducir celda en servicios CBR, asigna capacidad de feria para servicios VBR, y para hacer control de trafico en flujos VBR.
Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier (VPI/VCI):
La función de los campos VPI/VCI es indicar el numero de canal/camino virtual, por lo cual los paquetes que pertenezcan a la misma conexión pueden ser distinguidos. Se asigna un único VPI/VCI para indicar el tipo de paquete que viene, paquetes sin asignar, paquetes OAM de la capa física.
ATM es un protocolo orientado a conexión las cuales tienen un identificador de conexión en cada cabecera de los paquetes que asocia un paquete con un canal virtual dado en una conexión física. Este identificador esta compuesto por dos campos: VPI y VCI. Juntos son usados para multiplexar y demultplexar los paquetes en la red. Estos campos no son direcciones. Son asignados explícitamente en cada segmento (conexiones entre los nodos ATM) de una conexión cuando una conexión se establece y duran mientras la conexión permanece. Usando VCI/VPI la ATM layer puede tratar paquetes de distintas conexiones.
Cada conexión en una red ATM puede ser dividida en dos partes, una en cada dirección. Cada parte tiene su propio VCC por lo que en este contexto VP y VC pueden ser considerados como unidireccionales.
Sin embargo, uno siempre encuentra los mismos VPI/VCI en ambas direcciones para una conexión. Esto puede ser considerado como una limitación o una simplificación en las especificaciones.
Tampoco hay ningún hecho que nos diga que el mismo ancho de banda debe ser encontrado en ambas direcciones. De hecho, tiene un trafico independiente y cada dirección tiene sus propios parámetros. Algunas conexiones pueden asignar los mismos parámetros para ambas direcciones si los dos tráficos son simétricos pero esto no es obligatorio.
Con independencia de lo anterior, relativo a la implementación, VP y VC deben ser bidireccionales.
Payload Type (PT)/Cell Loss Priority (CLP)/Header Error Control (HEC):
El campo PT deberá informar si la información del usuario ha llegado o los paquetes ATM han sufrido congestión.
El campo CLP se usa para decir al sistema si el paquete debe ser descartado o no en momentos de congestión. Los paquetes ATM con CLP= 0 tienen una prioridad menor que los paquetes ATM con CLP= 1. Por lo tanto, cuando se produce congestión, los paquetes que tienen el campo CLP= 1 antes son quitados antes que los que tienen el campo CLP= 0.
HEC es un byte de CRC de la cabecera que es usado para detectar y corregir errores en los paquetes.
Arquitectura de ATMATM es una arquitectura estructurada en capas que permite que múltiples servicios como voz y datos vayan mezclados en la misma red. Tres de las capas han sido definidas para implementar los rasgos del ATM.
La capa de adaptación garantiza las características apropiadas del servicio y divide todos los tipos de datos en payload de 48 bytes que conformaran el paquete ATM.
La capa intermedia de ATM coge los datos que van a ser enviados y añade los 5 bytes de la cabecera que garantiza que el paquete se envía por la conexión adecuada.
La capa física define las características eléctricas y los interfaces de la red. ATM no esta ligado a un tipo especifico de transporte físico.
Beneficios ATM:
Una única red ATM dará cabida a todo tipo de trafico(voz, datos y video).ATM mejora la eficiencia y manejabilidad de la red.
Capacita nuevas aplicaciones-debido a su alta velocidad y a la integración de los tipos de trafico, ATM capacitara la creación y la expansión de nuevas aplicaciones como la multimedia.
Compatibilidad-porque ATM no esta basado en un tipo especifico de transporte físico, es compatible con las actuales redes físicas que han sido desplegadas. ATM puede ser implementado sobre par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.
Simplifica el control de la red-ATM esta evolucionando hacia una tecnología standard para todo tipo de comunicaciones. Esta uniformidad intenta simplificar el control de la red usando la misma tecnología para todos los niveles de la red.
Largo periodo de vida de la arquitectura-Los sistemas de información y las industrias de telecomunicaciones se están centrando y están estandarizando el ATM. ATM ha sido diseñado desde el comienzo para ser flexible en:
Distancias geográficas
Numero de usuarios
Acceso y ancho de banda(hasta ahora, las velocidades varían de Megas a Gigas).
La capa de adaptación de ATM:
Para que ATM pueda soportar distintos tipos de servios con tráficos diferentes, es necesario adaptar estas aplicaciones a la ATM layer. Esta función es desarrollada por el AAL que es un servicio que depende del cliente.
La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan el servicio ATM. Su propósito principal está en resolver cualquier disparidad entre un servicio requerido por el usuario y atender los servicios disponibles del ATM layer. La capa de adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes :
1) Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo.
2) Tasa de bit constante/variable.
3) Modo de conexión.
Estas propiedades definen ocho clases posibles, cuatro se definen como B-ISDN Clases de servicios. La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN:
AAL-1
AAL-2
AAL-3
AAL-4
La capa de adaptación se divide en dos subcapas:
1)Capa de convergencia
En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de información que va a ser transportada.
2)Capa de Segmentación y reensamblaje:
Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el reensamblaje en el destino.
AAL1:
AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo.
Debe enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.
Capa de convergencia:
Las funciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó. Provee la corrección de errores.
Capa de segmentación y reensamblaje: En esta capa los datos son segmentados y se les añade una cabecera. La cabecera contiene 3 campos (ver diagrama)
ALL 2:
AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo. Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta pueda recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.
Capa de convergencia:
Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo desde el origen al destino.
Capa de segmentación y recuperación:
El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera contiene dos campos.
Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas.
El tipo de información es:
BOM, comenzando de mensaje
COM, continuación de mensaje
EOM, fin de mensaje o indica que el paquete contiene información de tiempo u otra.
El payload también contiene dos campos:
Indicador de longitud que indica el numero de bytes validos en un paquete parcialmente lleno.
CRC que es para hacer el control de errores.
AAL 3:
AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación:
1) Fiable: En caso de perdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado.
2) No fiable: La recuperación del error es dejado para capas mas altas y el control de flujo es opcional.
Capa de convergencia:
La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos secciones
1)Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS. Añade una cabecera y un payload a la parte común (ver diagrama)
La cabecera contiene 3 campos:
Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común.
Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia.
Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje.
El payload también contiene 3 campos:
Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la misma longitud.
Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común de la CS(capa de convergencia).
El campo de longitud tiene la longitud de la parte común de la CS.
2) Parte especifica del servicio. Las funciones proveídas en esta que capa dependen de los servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de errores y puede incluir también funciones especiales.
Capa de segmentación y reensamblaje
En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que contiene la información necesaria para la recuperación de errores y reensamblaje se añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos:
1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload.
Tiene uno de los siguientes valores:
BOM: Comenzando de mensaje
COM: Continuación de mensaje
EOM: Fin de mensaje
SSM: Mensaje único en el segmento
2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete.
3) Identificador de multiplexación. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM.
El payload contiene dos de campos:
1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente lleno.
2) CRC es para el control de errores.
ALL 4:
AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4 provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita.
AAL5 es un mecanismo para partir y volver a unir mensajes. Son unas normas que tanto el que envía el mensaje como el que lo recibe las usan para coger un mensaje y dividirlo en paquetes. El que envía el mensaje tiene como misión construir el conjunto de paquetes que van a ser enviados. La función del receptor será recoger todos los paquetes, verificar que se han recibido sin errores y juntarlos para formar el mensaje original.
Relación entre ATM y B-ISDN:
Se puede resumir en una frase: ATM hace posible el B-ISDN en una realidad. Esto no nos da una idea acertada de la relación. El ISDN (Integrated services Digital Network) se desarrollo durante los 80's. Tomo una canal básico que podía operar a 64kbps (canal B) y combinaciones de otros (canales D) para formar la base para las redes de comunicaciones.
Sin embargo, al mismo tiempo, la demanda de comunicaciones a alta velocidad (FDDI LAN and DQDB LAN) y comunicaciones de video aumentaba rápidamente.
Por esto se creo Broadband-ISDN la cual solo es una extensión de ISDN por lo cual las funciones de comunicación entre redes, video teléfono, videoconferencia, etc., son tratadas como en el ISDN tradicional. Esta diversidad de servicios precisa unas velocidades de 155Mbps, 622Mbps y 2.4Gbps y unas determinadas transmisiones y conexiones para esas velocidades. Mientras que SDH se usaba para las transmisiones, la conmutación de paquetes apareció como la solución al problema de las conexiones. Las relaciones entre ATM y B-ISDN se muestran en el siguiente diagrama:
Las conexiones para broadband no son sencillas de realizar debido a la necesidad unos anchos de banda de varias decenas de bps que pueden llegar a 100 Mbps para transmitir ciertas señales. Esto nos puede llevar entre varios segundos a varias horas. Como ATM resuelve estos problemas, B-ISDN puede existir como una realidad y llegar a ser implementado en un futuro en redes.
Control de Trafico en ATM Una red ATM necesita tener unas capacidades para controlar el trafico dando cabida a las distintas clases de servicios y a superar posibles errores que se pueden producir dentro de la red en cualquier tiempo. (Ej. : Un problema con la capa física). La red tiene que tener las siguientes capacidades para controlar el trafico.
Recursos de dirección de la red Control de admisión de una conexión Uso de parámetros de control y de parámetros de control de red Control de Prioridad Control de Congestión
Procedimientos de Control de Trafico y su impacto en la dirección de la red
Los procedimientos de control de trafico en redes ATM actualmente no están completamente estandarizados. Pero la meta de estos procedimientos es, conseguir una buena eficiencia en la red dar calidad al servicio requerido por el usuario con un método que es generalmente aplicable. Por lo tanto, unos controles de trafico mas sofisticados y unas acciones para los recursos de la red están siendo tenidas en cuenta.
El problema fundamental en las redes ATM es el comportamiento de los paquetes en los procesos de llegada. Se ha visto que la calidad del servicio depende mucho de este comportamiento. Por lo tanto, es necesario usar modelos de trafico para evaluar la ejecución.
Recursos de dirección de la red
Un instrumento de recurso de dirección de la red que puede ser usado para el control de trafico es la técnica de los caminos virtuales. Agrupando varios canales virtuales un camino virtual, otras formas de control pueden ser simplificadas (ej. cac y upc). Los mensajes para el control de trafico pueden ser mas fácilmente distribuidos en un canal virtual que estará dentro de un camino virtual.
Control de admisión de una conexión
El control de admisión de una conexión es la colección de acciones tomadas por la red durante la fase de instalación para establecer si un camino/canal virtual puede ser aceptado por la red.
Una conexión solo puede ser establecida si los recursos disponibles de la red son suficientes para establecer la conexión con la calidad que requiere el servicio. La calidad de servicio de los canales existentes no debe ser afectada por la nueva conexión.
Dos clases de parámetros están previstos para mantener el control de admisión de una conexión:
Un conjunto de parámetros que describen las características del trafico en el origen.
Otro conjunto de parámetros para identificar la calidad que el servicio requiere.
Uso de parámetros de control y parámetros de control de la red
El uso de parámetros de control (UPC) y los parámetros de control que tiene la red (NPC) hacen la misma función en diferentes interfaces. La función de los UPC es desarrollada en las interfaces del usuario, mientras que la función de los NPC se realiza en los nodos de la red.
El propósito principal de los UPC/NPC es proteger los recursos de la red ya que se puede llegar a afectar la calidad de servicio de otra conexión ya establecida.
El uso de parámetros supervisores incluye las siguientes funciones:
Verificar la validez de los valores de los VPI/VCI.
Supervisión del volumen de trafico de la red.
Supervisión de todo el volumen de trafico aceptado en un nuevo acceso.
El uso de parámetros de control puede simplificar el rechazo de paquetes que llevan errores en sus parámetros de trafico. Una medida menos rigurosa puede consistir en marcar los paquetes erróneos y dejarlos en la red si no causan daño.
Control de PrioridadLos paquetes de ATM tienen un bit de prioridad de perdida en la cabecera del paquete así el cual puede tomar por lo menos dos valores diferentes. Una conexión sencilla de ATM puede tener ambos valores cuando la información transmitida esta clasificada en partes mas o menos importantes.
Control de congestión
El control de congestión es un estado de los elementos de la red en el cual el trafico sobrepasa los recursos de la red y esta no es capaz de garantizar la calidad de los servicios a las conexiones establecidas.
El control de congestión es un medio de minimizar los efectos de la congestión impidiendo que estos se propaguen. Puede emplear CAC y/o UPC para evitar situaciones de congestión.
Canales/Caminos Virtuales
ATM provee dos tipos de conexiones para el transporte de datos: Caminos virtuales y Canales virtuales. Un canal virtual es una tubería unidireccional formado por la suma de una serie de elementos de la conexión. Un camino virtual esta formado por una colección de estos canales (vea diagrama) Cada camino y cada canal tienen un identificador asociado. Todos canales dentro de un camino sencillo tienen que tener un identificador de canal distinto pero pueden tener el mismo identificador de canal si viajan en caminos diferentes. Un canal individual puede por lo tanto ser inequívocamente identificado por su numero de canal virtual y por el numero de camino de virtual.
El numero de canal y camino virtual de una conexión puede diferir del origen al destino si la conexión se conmuta dentro de la red. Los canales virtuales que queden dentro de un camino virtual sencillo en una conexión tendrá n los mismos identificadores de canales virtuales. La secuencia de paquetes es mantenida a través de un canal virtual. Cada canal y camino virtual han negociado un QOS asociado. Este par metro incluye valores para controlar la perdida y retardo de paquetes.
STM
ATM es el complemento de STM cuyo significado es Modo de Transmisión Sincrona. El STM es usado en las redes de telecomunicaciones para transmitir paquetes de datos y voz a lo largo de grandes distancias. La red esta basada en la tecnología de conmutadores donde una conexión es establecida entre dos puntos antes de que la transmisión de datos comience. De esta forma, los puntos finales localizan y reservan un ancho de banda para toda la conexión. El ancho de banda de la red STM es dividido para las distintas conexiones y estas a su vez se dividen en unidades mínimas de transmisión llamadas cubos. Estos cubos se juntan formando colas que tienen un numero fijo de cubos etiquetados de 1 a N. Estas colas son mandadas en unidades de tiempo T siempre manteniendo el orden y las etiquetas de los cubos. Puede haber M diferentes colas numeradas de 1 a M en un mismo periodo de tiempo T. Los parámetros N, M y T están especificados en estándares y son diferentes en Europa y en América.
En una conexión STM entre dos puntos finales, se asigna un numero fijo de cubos numerados de 1 a N, un numero fijo de colas numeradas de 1 a M, y la forma en que los datos viajan en los cubos de la cola. Si hay nodos intermedios, es posible que un numero diferente de cubos sea asignado a una cola de una conexión STM. Sin embargo, siempre hay un cubo inicial para cada conexión que nos indica la información referente a esa cola.
NORMAS
NORMA IEEE 802.3
A finales de los años 70 y principios de los 80, dentro del organismo internacional IEEE, se desarrollaron varias especificaciones técnicas relativas a las redes de área local, que iban a dar lugar a unos estándares. Entre éstos está Ethernet.
Ethernet utilizaba en sus inicios como soporte físico dos tipos de cable coaxial: el Thicknet definido por la norma 10Base5, y el Thin-net, definido por la norma 10Base2. Popularmente coaxial grueso y fino respectivamente. Este soporte físico se utiliza con una topología tipo bus, y a una velocidad de transmisión de 10 Mbps. Se utiliza una codificación de datos Manchester.
Las estaciones conectadas a la red ejecutan un protocolo que regula el acceso al medio. Este protocolo es el CSMA/CD. Según este protocolo, cada estación que desea transmitir comprueba primero si el bus está libre, si es así, envía una trama a la estación destino. La trama contiene la dirección de destino, la de origen, el tipo de trama, los datos a transmitir y cuatro bytes para comprobación de errores. El tamaño máximo de una trama es de 1500 bytes. Cada computador tiene su dirección Ethernet (o dirección MAC), que es única y se encuentra codificada en el hardware del interface de red. Si dos o más estaciones intentan transmitir por el bus a la vez, pues realizan la comprobación al mismo tiempo, se produce una colisión. Las estaciones detectan esta colisión (pues lo que escuchan no es lo mismo que lo que han enviado) y esperan un tiempo aleatorio, diferente en cada una, antes de reintentar el envío. La principal ventaja de este método de acceso es que, en condiciones de carga baja de la red, se garantiza el envío instantáneo de las tramas. Pero en condiciones de carga elevada el rendimiento disminuye drásticamente debido al gran número de colisiones. Si se diseña la red adecuadamente, aislando tráfico en subredes cuando sea necesario, este problema puede solucionarse. Otra de sus grandes ventajas es la sencillez del protocolo, lo cual va a permitir que sea fácilmente integrable en el firmware de las interfaces de red. Posteriormente se buscaron nuevos soportes físicos. Ethernet se llevó sobre cable de cobre de par trenzado sin apantallar (UTP). Este entorno se conoce como 10BaseT. El elemento que permitió llevar el protocolo CSMA/CD sobre par trenzado fue el concentrador 10BaseT. Este elemento tiene varias entradas para par trenzado, a cada una de las cuales se conecta el cable de par trenzado que viene de una estación, formando una estrella físicamente. Internamente el concentrador ejecuta el protocolo CSMA/CD, detectando las colisiones que se produzcan entre las distintas entradas de par trenzado. También se llevó sobre fibra óptica. El método seguido es similar al caso de 10BaseT: la fibra se conecta a un módulo (concentrador) de fibra óptica que internamente detecta la colisiones. Hay dos normas utilizadas actualmente 10BaseFB y FOIRL (enlace entre repetidores por fibra óptica). La ventaja de una respecto a la otra es que 10BaseFB utiliza una conexión síncrona al contrario de FOIRL. Esto permite que los paquetes de datos pasen por más concentradores que los cuatro que constituyen el límite en el caso de FOIRL. La norma FOIRL define los requisitos del transceiver de fibra óptica que se utiliza para enlazar repetidores, cubriendo distancias de hasta un Km. Aunque FOIRL se desarrolló para la conexión de repetidores, a menudo se utiliza para la conexión a Ethernet de dispositivos de usuario cuando se ha elegido fibra óptica como medio de transmisión.
NORMA IEEE 802.5
Esta norma se refiere fundamentalmente a los requisitos de la subcapa de control de acceso al medio, pero se definen también algunas funciones del nivel físico.
El soporte físico que se empezó a utilizar fue el par trenzado apantallado, que se usaba sobre una topología en anillo. Las estaciones se conectaban a unidades MAUs (Multiple Acces Unit). Éstas se conectaban en serie entre ellas y, conectando la primera y la última, se formaba un bucle cerrado o anillo. En la sección siete de la norma se encuentran las especificaciones que definen el par trenzado apantallado, los conectores de interface con el medio y la unidad de acoplamiento troncal que es preciso utilizar en una red Token Ring.
La más conocida de las redes Token Ring propietaria es la de IBM, cuyas normas difieren ligeramente de la 802.5 pero normalmente son compatibles. En realidad la mayoría de los suministradores actuales fabrican sus productos según las normas de IBM. En la actualidad el comité 802.5 se encuentra en proceso de elaboración de nuevas normas que cubran los concentradores activos y pasivos, así como la utilización de UTP y fibra óptica para las conexiones entre estación y concentrador. El protocolo de control de acceso al medio es el paso de testigo en anillo.
El funcionamiento de este protocolo es el siguiente:
Cuando no hay tráfico en el anillo, circula de forma indefinida un testigo de tres octetos. Cuando una estación quiere transmitir debe hacerse con el testigo y, con los dos primeros octetos del testigo, crea la secuencia de inicio de trama. La estación, entonces, manda el resto de la trama normal de datos a la estación destino. Bajo condiciones normales, el primer bit de la trama irá alrededor del anillo y regresará al extremo que transmite, antes de que se haya transmitido la trama completa. En consecuencia, la estación transmisora deberá vaciar el contenido del anillo mientras está transmitiendo, ya que esta función no la realiza la estación destino. El mecanismo de direccionamiento es similar al de Ethernet, cada estación va a poseer una única dirección MAC, implementada en el hardware del interface de red. Una estación puede mantener el testigo durante el tiempo de retención de testigo, que es de 10 ms. Después de haberse transmitido todas las tramas que estaban pendientes, o bien que la transmisión de otra trama llegara a exceder el tiempo de retención del testigo, la estación se encargará de regenerar la trama del testigo de tres octetos y la volverá a colocar sobre el anillo. Token Ring también establece un mecanismo de prioridades. Algunos problemas que pueden surgir con este protocolo, donde como se puede ver no existen colisiones, son:
- Pérdida del testigo.
- Duplicación del testigo.
- Rotura del anillo.
- Acaparación del anillo por parte de una estación.
- Cada anillo tiene una estación supervisora. En caso de caída de ésta otra estación la sustituye; pero, si la supervisora pierde el control y las demás no detectan su incapacidad, no podrá ser impugnada.
NORMA ANSI X3T9.5
Los usuarios de las redes Ethernet a 10Mbps y Token Ring a 4 o 16 Mbps se encuentran, básicamente con dos problemas:
- Saturación de red, provocada por el aumento de nodos y el uso intensivo de aplicaciones de red (servidores de ficheros, correo electrónico, acceso a bases de datos remotas, etc.).
- Conectividad de las diferentes redes y aplicaciones.
El objetivo de la red FDDI no es sustituir a las redes anteriores; más bien las complementa, intentando solucionar estos problemas. Además se han añadido recursos para la integración de nuevos servicios telemáticos de voz e imagen. La red está estandarizada por el comité X3T9.5 de ANSI (American National Standards Institute). En la norma FDDI se define un nivel físico y un nivel de enlace de datos, usándose fibra óptica como medio de transmisión a una velocidad de 100 Mbps. La norma establece un límite máximo de 500 estaciones, 2 Km entre estaciones y una distancia máxima total de 100 Km FDDI se caracteriza por su topología de doble anillo:
- Un anillo primario: similar al anillo principal de Token Ring.
- Un anillo secundario: similar al anillo de backup de Token Ring.
Cada anillo se forma con un hilo de fibra óptica, por lo que, con un par de hilos de fibra óptica podremos formar el doble anillo FDDI. Según el tipo de conexión al anillo, simple o doble, existen dos tipos de estaciones denominadas SAS (Single-Attached Station) y DAS (Dual-Attached Station) respectivamente. Las primeras necesitan realizar la conexión al anillo mediante un concentrador y, al contrario que las segundas, no forman parte integrante del esquema tolerante a fallos que implementa FDDI. Las estaciones SAS permiten una topología en estrella, característica que las hace adecuadas para su instalación mediante un sistema de cableado PDS como el que se dispone. Para poder llevar a cabo esta última configuración deberíamos tener FDDI sobre cable de cobre UTP, de esto último se encarga TPDDI. La tecnología de FDDI sobre hilo de cobre se inició a principios de 1991. Cabletron desarrolló la tecnología necesaria para transmitir sobre distancias de hasta 100 metros en FDDI con UTP, y hasta 150 metros con STP, sin modificar el esquema actual de codificación FDDI. Actualmente se está a la espera de la aprobación de una norma definitiva.
FDDI se basa en la arquitectura OSI y su especificación se divide en cuatro capas. Las dos primeras se corresponden con el nivel físico, la tercera con el control de acceso al medio y la cuarta abarca a las tres anteriores y realiza funciones de gestión. Las cuatro capas son:
PMD (Physical Media Department). Define la frecuencia y los niveles de los pulsos ópticos que componen la señal. También especifica la topología y los tipos de fibras y conectores que pueden ser empleados.
PHY (Physical Layer Protocol). Aquí se definen los tipos de codificación (4b/5b) y sincronización.
MAC (Media Acces Control). Comprende los protocolos necesarios para la generación del testigo, la transmisión de la trama y el reconocimiento de direcciones. También se define aquí la estructura o formato de las tramas y el método de corrección de errores. El protocolo de acceso es, básicamente, el mismo que en el caso de Token Ring, aunque con algunas diferencias. La estación que quiere transmitir tiene que esperar a recibir el testigo, una vez en su poder puede transmitir tramas durante un cierto tiempo, transcurrido el cual debe devolver el testigo a la red.
SMT (Station Management). Su misión es la monitorización y gestión de la red. Se divide en tres partes: Frame Services que genera tramas de diagnóstico; CMT (Connection Management), que controla el acceso a la red; y Ring Management que determina los problemas que aparecen en la red física.
SMT monitoriza y gestiona la red mediante una completa lista de funciones que ningún otro protocolo ofrece. Gracias a esto, FDDI es la tecnología de red más sólida y robusta de las que hay actualmente disponibles.
SEGURIDAD EN REDES
INTRODUCCION
El tema de la seguridad de las redes está definitivamente sobre el tapete y requiere soluciones de corto plazo. Cualquier medida de seguridad corporativa, inclusive la incorporación de complejos dispositivos de avanzadas tecnologías, podría ser improductiva si no se enmarca dentro de una estrategia organizacional que establezca las políticas de seguridad, las que deben considerar aspectos tales como autentificación, encriptación, control de acceso físico y lógico, protecciones contra virus y la aplicación de estadísticas y cálculo de probabilidades, si así se requiere, sobre las redes corporativas y, por cierto, al elemento humano que la compone. El acceso no autorizado, daño o mal uso de la información de las empresas se puede traducir en pérdidas financieras inmediatas y, en el mediano plazo, afectar su posición competitiva en el mercado con todos los perjuicios que ello podría significar. Para enfrentar este desafío, la empresa debe establecer sus propias políticas de seguridad, basadas en medidas tecnológicas y administrativas, cimentadas en la identificación de los riesgos, vulnerabilidades e impactos organizacionales a la que se expone a través de sus redes de comunicaciones.
Las redes ab
primera parte aqui
TECNOLOGIAS DE ALTA VELOCIDAD
Hoy en día existe una necesidad, cada vez más acuciante, de incrementar el ancho de banda de las redes de área local. El mayor porcentaje de redes de área local instaladas son redes Ethernet (10Mbps) o redes Token Ring (4 o 16 Mbps). Ambas tienen limitaciones importantes:
Las primeras bajan drásticamente su rendimiento cuando crece el número de estaciones conectadas a ellas, llegando a bloquearse a consecuencia del aumento de las colisiones. Las redes Token Ring imponen limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden conectárseles.
Ambas proporcionan anchos de banda suficientes para aplicaciones tradicionales de computador, pero no para las nuevas aplicaciones de tiempo real (transmisión de voz y vídeo) y aplicaciones multimedia que están apareciendo, o bien, para conexiones a servidores de red que están muy solicitados y que necesitan mucho ancho de banda.
El medio de transmisión en las LANs tradicionales (incluida FDDI) es un medio compartido, es decir, hay que competir con el resto de las estaciones para acceder al medio de transmisión. Esto es también ineficaz para las aplicaciones de tiempo real.
Ante esta panorámica se empieza a estudiar la posibilidad de aumentar el ancho de banda de las redes de área local a 100Mbps. Hasta hace muy poco la única tecnología estándar que proporcionaba 100Mbps era FDDI. Sin embargo, la especificación de FDDI, a pesar de superar a todas sus predecesoras, está tardando bastante en entrar en el mercado, incluso en áreas donde en principio tenía grandes ventajas. Esta tardanza se debe, fundamentalmente a dos factores:
Los trabajos originales en la especificación del estándar FDDI comenzaron en 1984, y no finalizaron hasta ocho años después. La tecnología punta no puede esperar tanto.
Los resultados obtenidos han compensado la larga espera, pero no así los costos. A pesar que el rendimiento global de FDDI y la tolerancia a fallos son buenos, FDDI requiere un alto precio inicial en la instalación hardware. Los precios de los interfaces, acopladores, conectores, etc. son muy altos. Además, dada la complejidad del protocolo FDDI, los costos de formación y soporte pueden doblar el precio de la red.
FDDI debería tender a reducir las diferencias de precio que presenta respecto a otros protocolos como 100 BaseT de Fast Ethernet o 100VGAnylan.
ETHERNET Y TOKEN RING A 100Mbps
Se han terminado de desarrollar nuevas tecnologías de Ethernet y Token Ring a 100Mbps. La idea de partida consistió en que los diseños de redes de área local que se plantearán en un futuro próximo estarían basados en bus de FDDI o ATM, usando una tecnología asequible de red local a 100 Mbps, que permitieran que la Ethernet o Token Ring donde trabaja el usuario final tuviera a su disposición un ancho de banda tal que las aplicaciones futuras fueran operativas y no se advirtieran retrasos en su funcionamiento. Se tuvieron que resolver varios problemas. Entre ellos está satisfacer las limitaciones FCC (Federal Communications Commission) de los Estados Unidos, que limitan la radiación emitida por los cables de categoría 3 UTP que lleven tráfico de alta velocidad. En este punto los fabricantes estaban divididos en dos grupos. Para conseguirlo, unos propusieron la propagación de la señal de datos sobre cuatro pares UTP en vez de dos y limitar las transmisiones a un único sentido. El uso de cuatro pares en vez de dos es un requerimiento fácil de cumplir ya que los cableados UTP existentes están hechos con cuatro pares, dos de los cuales no se usan. Sin embargo, la limitación de las transmisiones a un único sentido requeriría la sustitución del mecanismo de acceso al medio CSMA/CD por otro nuevo. Con CSMA/CD las estaciones son capaces de recibir y transmitir datos simultáneamente detectando cuando la red está ocupada. Los opositores sostenían que Ethernet sin CSMA/CD no es Ethernet, y que las limitaciones de las emisiones de radiación deben de superarse usando técnicas de señalización basadas en chips, en vez de reemplazar el mecanismo de acceso al medio. A pesar de los problemas y las diferencias, los grupos de estudio se pusieron de acuerdo en tres puntos cruciales en la tecnología de Ethernet a 100 Mbps: Se debe basar en la misma topología en estrella usada en las redes 10BaseT, con estaciones de trabajo a distancias de hasta 100 metros del HUB.
Debe usar el mismo formato de trama que 10BaseT de forma que para unir las Ethernet existentes con las nuevas a 100 Mbps, sólo hagan falta HUBs equipados con buffers de memoria para manejar la diferencia de velocidades.
Limitar las distancias de la estación de trabajo al HUB a 100 metros, esto hace que no se pueda utilizar como tecnología de bus.
Se formalizarón varias propuestas y algunas de ellas se han establecido como estándar , las más conocidas son: 100BaseVG (IEEE 802.12), 100BaseVG-AnyLAN (IEEE 802.12) y 100BaseT(802.30).
100Base-VG o 100VG-AnyLAN
Es la tecnología de Ethernet a 100 Mbps propuesta por Hewlet Packard y At&T, a la que se unió IBM. En el estándar se propone que las señales sean transmitidas sobre cuatro pares en una única dirección ya sea de estación a HUB o al revés. Fue diseñada con dos objetivos fundamentales:
Aprovechar la infraestructura de cableado que muchas empresas tienen instalado
Favorecer aquellas aplicaciones con requerimientos críticos de respuesta en tiempo.
El primer objetivo queda cubierto ya que 100Base-VG tiene una topología en estrella basada en concentradores, y utiliza cuatro pares de hilos que pueden ser UTP de categoría 3 (categoría de voz, de ahí el término VG) o categoría 5 (categoría de datos), STP o bien fibra óptica. La información primero se codifica transformando 5 bits en 6 símbolos (5B/6B) y después éstos se transmiten con señalización NRZ distribuidos en los cuatro canales pues la comunicación es half duplex.
Para satisfacer el segundo objetivo, se propone remplazar CSMA/CD por un nuevo método de acceso llamado Demand Priority Protocol. Con este protocolo las demandas de acceso procedentes de estaciones son enviadas al HUB, encargándose este de responder. Puede funcionar en instalaciones de cableado UTP de categoría 3 (cableado de calidad de voz, o Voice Grade- VG). También se soportan los cableados de categoría 4 y 5. Los conectores que se utilizan son del tipo RJ45, así como los conectores Telco de 50 pines usados para 25 pares de cables. Usando estos conectores y un cable UTP de categoría 3 se pueden soportar las conexiones con distancias entre estación y HUB de 100 metros. Si, en cambio, el cable es de categoría 4 o 5 se soportan distancias de 200 metros y usando conexiones de fibra óptica la distancia puede llegar a ser de 2Km.
Las principales características de 100BaseVG son:
El formato de la trama en la capa de enlace es idéntico al usado en Ethernet.
Posee una topología en estrella. Las estaciones están conectadas a un HUB que es un nodo de conmutación de circuitos. Se pueden asignar prioridades a los puertos de dicho HUB.
Usa los cuatro pares del cable para cada estación (10BaseT solo usa dos). Se divide la señal de 100 Mbps sobre cuatro pares, es decir hay 25 Mbps sobre cada par. De esta forma los niveles de radiación están dentro de los permitidos por las regulaciones FCC. Utiliza un método de codificación llamado 5B6B (5bits en 6 símbolos) para remplazar al método de codificación diferencial Manchester usado en 10BaseT.
El método de acceso (Demand Priority Protocol) actúa de la siguiente manera:
Una estación emite una petición de transmisión (tono).
Recibe una autorización de transmisión por parte del HUB (tono).
El HUB empieza a recibir la trama y mientras determina cual es la estación de destino sigue recibiendo datos (buffer elástico).
El HUB avisa a la estación de destino del próximo envío de datos.
La estación destino responde con un preparado para recibir.
Durante los últimos tres pasos el HUB continua recibiendo datos.
Se realiza la transmisión de datos al destino (a través de los cuatro pares)
Ambas estaciones vuelven al estado inicial al terminar la transmisión.
100BaseVG tiene muchas similitudes con respecto a Ethernet, pero implementa varias mejoras:
Fair Arbitration o acceso determinístico. Se sustituyen las colisiones por un procedimiento determinístico de acceso al medio para cada estación basado en un protocolo de demanda/concesión administrado por el hub. Esto proporciona un ancho de banda ordenado sin colisiones, de forma que el 97% del ancho de banda sea usado por datos de usuario.
Link Privacy o aislamiento de enlace. El aislamiento del enlace es inherente al protocolo 100BaseVG dado que las estaciones están generando tramas que van por un circuito virtual creado por el hub. Sigue siendo un medio compartido, pues mientras este establecido un circuito no van a poder establecer más. Los paquetes de broadcast se repiten por todos los puertos. La detección de intrusos es muy fácil de implementar con 100BaseVG.
Demand Priority Signaling o establecimiento de prioridades por demanda. Permite a las aplicaciones multimedia u otras aplicaciones muy sensibles a los retardos aumentar su prioridad de acceso a la red.
Al unirse IBM al grupo de 100BaseVG se cambió el nombre de la especificación por 100BaseVG-AnyLAN. Es una especificación ampliada para permitir que no sólo las tramas Ethernet vaya a 100 Mbps sino también las de Token Ring. Este cambió no retrasó la aparición del estándar ya que incluir dentro de éste formato de las tramas Token Ring no supuso cambios significativos.
Las reglas para la topología y recomendaciones para las redes 100VG-AnyLAN :Regla 1: La topología de red debe ser una estrella física punto a punto, sin ramificaciones ni bucles. Regla 2: En una red 4-pares UTP, se requieren los cuatro pares.
Regla 3: No se usa cable liado UTP (cable que consta de 25 o más pares trenzados en una funda) para los enlaces de redes donde los nodos terminales están configurados en modo promiscuo.
Regla 4: No se usa cable liso en una topología de par trenzado.
Regla 5: Debe haber un único camino activo entre un par de hubs en la red.
Regla 6: La máxima distancia entre un nodo terminal y el hub raíz en una red de segundo nivel es 4 Km. (usando cableado de fibra óptica).
Máximas distancias entre Hub raíz y nodo terminal.--------------------------------------------------------------------------------------------------- Numero de Hubs entre Numero de niveles Máxima distancia entre hub raíz y nodo terminal en la red hub raíz y nodo terminal
---------------------------------------------------------------------------------------------------
1 2 4 km.
2 3 3 km.
3 4 2 km.
4 5 1 km.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Regla 7: El numero máximo de niveles en una red 100VG-AnyLAN es de 5.
Regla 8: No hay limites en el número de nodos en un segmento no apantallado 100VG-AnyLAN.
Regla 9: Todos los nodos en una porción simple (campo simple a 100 Mbit/s) de una red 100VG-AnyLAN deben usar el mismo formato de paquete soportado por Ethernet/802.3 y token Ring 802.5.
Regla 10: Entre cualquier par de nodos en una red 100VG-AnyLAN, no debería de haber mas de 7 bridges.
Recomendación: Minimizar los niveles de cascada.
100Base-T (Fast Ethernet)
En un principio llamada 100BaseX. Esta especificación fue promovida por Grand Junction, es la evolución de 10BaseT a altas velocidades. 100Base-T utiliza CSMA/CD como protocolo de acceso al medio, transmite tramas con el formato Ethernet a 100 Mbps y emplea una topología de estrella basada en un concentrador. En la capa física existen tres propuestas diferentes: 100Base-TX, 100Base-T4 y 100Base-FX, que permiten utilizar diferentes medios de transmisión. El subcomité 802.3 ha dicho que los esquemas de señalización serán interoperables en una misma red .
Muchas empresas interesadas en desarrollar estas tecnologías formaron una agrupación, The Fast Ethernet Alliance, que entre otras cosas ha logrado presionar al subcomité 802.3 para acelerar los procesos de estandarización. El trabajo original de la propuesta 100Base-TX fue desarrollado por Grand Junction Networks, y a ella se han sumado muchas otras empresas como David Systems, Chipcom, SynOptics, 3Com, Intel, National Semiconductor, DEC y Sun.
100Base-TX consolida dos estándares: el protocolo de acceso al medio CSMA/CD de 802.3 (cambiando únicamente la duración del intervalo entre tramas de 9.6 a 0.96 µs), y la subcapa física dependiente del medio TP-PMD de FDDI. Así, 100Base-TX requiere dos líneas UTP de categoría 5, a través de los cuales transmite con señalización MLT-3, para conectar cada estación al concentrador. Se define una capa de convergencia para mapear la señalización continua full duplex de FDDI con el esquema asíncrono half duplex usado en Ethernet. También puede utilizarse STP como medio físico.
Por otra parte, la tecnología 100Base-T4 es propuesta con el objetivo fundamental de transmitir información a 100 Mbps a través del cableado que se utilizaba hasta 1992 y que se sigue utilizando para redes de voz y de datos a velocidades hasta de 10 Mbps. Este cable es UTP de categoría 3. La especificación sometida a consideración del subcomité 802.3 ha sido desarrollada por SMC, 3Com e Intel.
Utiliza cuatro pares UTP (de ahí el término T4), tres pares se utilizan para transmitir o recibir la trama (la comunicación es half duplex) mientras que el último par se utiliza exclusivamente como entrada para detección de colisiones. Antes de ser transmitidos, los datos se codifican transformando 8 bits en 6 símbolos ternarios (8B/6T). La información ternaria es entonces transmitida por los canales de datos. Este modelo es técnicamente similar a la señalización MLT-3, ofreciendo un nivel adecuado de emisiones electromagnéticas.
Por último, la propuesta 100Base-FX emplea dos fibras ópticas multimodales.
Al igual que en 10BaseT, la distancia máxima entre una estación y el concentrador en 100Base-T es de 100 metros. Sin embargo, las reglas de topología permitidas son diferentes en 100Base-T: sólo se permiten dos repetidores, y la distancia máxima de una red es de 205 metros si se utiliza par trenzado y 325 si se emplea fibra óptica .
FDDI. UNA RED DE FIBRA OPTICA
FDDI (Fiber Distributed Data Inteface) es una evolución de Ethernet, token bus a protocolos de mayores prestaciones. Propuesto por ANSI ( standard X3T9.5). Hacia 1980, comienzan a necesitarse redes que transmitan datos a alta velocidad.
También se necesitaba transmitir datos en tiempos cortos y acotados. En respuesta a estas necesidades, se desarrolla FDDI. FDDI ofrece 100 Mbps, con hasta 500 estaciones conectadas y un máximo de 100 km entre ellas. Las estaciones se conectan en un doble anillo de fibra óptica por seguridad. Por su alta velocidad de transmisión, también puede usarse como una red de conexión entre redes más pequeñas.
Funciones de FDDI
Las funciones de FDDI se define en el SMT (Station ManagemenT). Abarcan la capa física (PMD y PHY) y parte de la capa de enlace (MAC). Por ello, FDDI se instala en los niveles más bajos de la torre OSI. No habría problemas en usar otros protocolos para las capas superiores, en principio. Por lo contrario, las implementaciones sólo han conseguido encapsular correctamente ARP e IP sobre FDDI.
Nivel Físico: PMD
En el nivel dependiente del medio (PMD), FDDI no impone restricciones al tipo de fibra que debe usarse. Puede utilizarse fibra multimodo (MMF), o fibra monomodo (SMF). Las fibras serán de dimensiones 62,5/125 o 85/125 (diámetro del núcleo/di metro de la fibra). MMF necesita mejores emisores y receptores que SMF para mantener las mismas longitudes de enlace. En cualquier caso, la potencia de transmisión mínima es de -16 dBm y la potencia recibida mínima es de -26 dBm, lo que deja un margen de 11 dBs para pérdidas. Los transmisores pueden ser LED o láseres. Los receptores pueden ser diodos PIN o de avalancha. Se trabaja en la ventana de 1300 nanómetros. En una misma red puede haber enlaces con fibras MMF y SMF, aunque deben examinarse con cuidado. Se recomienda emplear conectores SC preferentemente. También pueden emplearse conectores ST. La probabilidad de error requerida es 4*10-11.
Nivel Físico: PHY
El otro subnivel físico, PHY, define el protocolo de introducción de datos en la fibra. FDDI introduce redundancia en los datos en transmisión. Usa un código 4B/5B, transmite 5 bits por cada 4 bits que le envía el nivel superior. La elección de los códigos se hizo para equilibrar la potencia continua del código, y evitar secuencias de 0's o 1's demasiado largas. El régimen binario efectivo que soporta la fibra son 125 Mbps.
MAC define la longitud máxima de trama en 4500 bytes para evitar problemas de desincronización. No hay longitud de trama mínima. El formato de trama es:
PA = Preámbulo: 30 caracteres IDLE, para sincronismo.
SD = delimitador de inicio. No se repite en el campo de datos. FC = control de trama. Tipo de trama (síncrona, etc.). DA = Dirección de destino.
SA = Dirección de destino.
INFORMACION: Datos transmitidos.
FCS= Redundancia de la trama con CRC-32.
ED = Delimitador de fin de trama. No se puede repetir en el campo de datos.
FS = Frame Status. Receptor informa a origen del resultado de la trama (trama errónea, bien recibida, etc.)
Una estación que está transmitiendo trama debe retirarla del anillo. Mientras lo hace, puede introducir nuevas tramas, o transmitir caracteres IDLE, hasta retirarla completamente. Dado que protocolos superiores (UDP, por ejemplo) definen longitudes de trama diferentes, las estaciones deben estar preparadas para fragmentar/ensamblar paquetes cuando sea necesario.
Nivel de enlace: MAC
MAC aporta las mayores novedades de FDDI. FDDI soporta dos tipos de tráfico:
* Tráfico síncrono: voz, imágenes, etc., información que debe ser transmitida antes de un determinado tiempo. Podría decirse que es tráfico de datos en tiempo real.
* Tráfico asíncrono: e-mail, ftp, etc., información para la cual el tiempo que tarde en llagar al destino no es el factor decisivo.
La filosofía que persigue FDDI es atender primero el tráfico síncrono y después el tráfico asíncrono. Para ello, cada estación tiene varios temporizadores:
* Token Rotation Time (TRT): tiempo transcurrido desde que llegó el último testigo.
* Token Hold Time (THT): tiempo máximo que una estación puede poseer el testigo.
Todas las estaciones tienen un parámetro fijo, el Target Token Rotation Time (TTRT), que fija el tiempo que tarda el testigo en dar una vuelta al anillo, y cada una tiene un parámetro propio, Syncronous Time (ST o Ci, dependiendo de autores). Este parámetro fija el tiempo máximo que una estación está transmitiendo tráfico síncrono.
Cuando llega el testigo, comprueba que ha llegado a tiempo. Para ello, ve si TRT > 0. Si es cierto, la estación captura el testigo. Si es falso, la estación la estación lo deja pasar a la siguiente estación. En cualquier caso, TRT se reinicializa a TTRT.
2) Una vez la estación posee el testigo, el valor de TRT se carga en THT. Se comienzan a transmitir tramas síncronas.
3) THT llega a cero. En ese caso, se termina el turno de la estación, y se pasa el testigo a la siguiente.
4) Antes de que THT llegue a 0 se acaban las tramas síncronas que tenía la estación preparada para transmitir. Se transmiten ahora todas aquellas tramas asíncronas de que se dispongan, hasta que THT llegue a cero.
5) Si se acaba también las tramas asíncronas, pasa el testigo.
Se plantea un problema cuando se acaba el THT mientras se está transmitiendo una trama. Este fenómeno se llama overrun.
El intervalo máximo entre dos testigos en una estación ronda 2*TTRT.
Las estaciones se conectan mediante un doble anillo de fibra óptica. En cada anillo, la información circula en una dirección. En caso de que caiga un enlace entre dos estaciones, las fibras se puentean internamente en las estaciones, de modo que el anillo no se para. Esta configuración clasifica las estaciones en dos clases:
* DAS : Dual Attachment Station. Estación conectada al doble anillo. Capaces de reconfigurarse. Más caras.
* SAS : Single Attachment Station. Estación conectada a uno de los dos anillos solamente. Más baratas.
Otras soluciones alternativas
Se han planteado otras soluciones al standard original expuesto anteriormente. Todas las soluciones se basan en el estándar FDDI, aunque varían algunos niveles, para adaptarlo a determinadas situaciones. Las soluciones más atractivas son CDDI, FDDI-II, y LCF-FDDI
CDDI
CDDI (Copper Distributed Data Interface) no es otra cosa que FDDI utilizando cables de cobre en lugar de fibra óptica como medio de transmisión. Sólo afecta al PMD. Para seguir cumpliendo los requerimientos de ruido y velocidad de transmisión se reduce la distancia máxima de enlace a 100 m. Para evitar también la radiación que produce el par trenzado sin blindaje ( Unshielded Twisted Pair, UTP) cuando se utilice este medio de transmisión se utiliza un código diferente, NRZ- III. Básicamente, es NRZ con tres niveles, subiendo y bajando niveles hasta llegar a los extremos. De este modo, baja la frecuencia máxima que soporta el par trenzado, reduciéndose las radiaciones. La principal ventaja que aporta CDDI es la reducción en los costos de implantación de FDDI, sobre todo cuando se quiere hacer llegar FDDI hasta los terminales de usuario (FDDI- on-desk). Los terminales suelen estar ya cableados, por lo que sustituir el cobre por la fibra óptica aparece como un costo innecesario en muchos casos. Además, los receptores y transmisores ópticos que emplea FDDI resultan demasiado caros frente a los dispositivos electrónicos que utiliza CDDI. Por lo demás, los cambios en el código no son relevantes y la reducción en la distancia máxima no es importante, puesto que CDDI se utilizaría dentro de los edificios, en los que las distancias suelen ser inferiores a esos 100 metros críticos.
FDDI-II
FDDI-II cambia el servicio que ofrece. Amplía SMT hasta completar el nivel de enlace. Ahora el nivel de red no ve un único canal de 100 Mbps sino que este canal se divide en 16 canales isócronos de 6,144 Mbps (WBC), y un canal de transmisión de paquetes, de 768 Kbps (PDG). Las tramas son de 0.125 ms y contienen intercalados los distintos canales. Inicialmente, se envían 2,5 bytes de preámbulo que sincronizan el reloj de 8 Khz que inicia las tramas y 12 bytes de cabecera de la trama. Se envía el byte correspondiente al PDG. Luego se envía un byte de cada canal. Cuando se llega a un byte múltiplo de 8 en los WBC se vuelve a enviar 1 byte de PDG.
Usualmente, los testigos se pasan a través del PDG. Los WBC pueden subdividirse en canales menores, en funciones de las necesidades de las estaciones.
Aparece ahora un nuevo tipo de tráfico, de prioridad mayor que el síncrono de FDDI, que es el tráfico conmutado. Hay dos testigos, testigo restringido y testigo sin restricciones. Dependiendo de las restricciones en tiempo de llegada de las tramas se utiliza una combinación de tráfico y testigos.
LCF-PMD
LCF-PMD (Low-Cost Fiber Physical Medium Dependent) surge también como necesidad económica. Se busca reducir el costo de implantación de una red FDDI. Para ello, se cambia de nuevo el PMD. Se introduce unos nuevos tipos de fibra ( 200/230), más baratos y de peores prestaciones. Igual que en CDDI, se amplían los márgenes de ruido, y se reducen las longitudes de los enlaces, ahora hasta los 500 metros. Se reduce la potencia mínima de transmisión en 2 dBm. Se relaja en 2 dBm la potencia mínima de recepción, quedando sólo 7 dBs para pérdidas. El resto del protocolo no se altera.
Rendimiento
El rendimiento de FDDI se mide en dos aspectos: Retardo de as tramas en llegar a la estación destino y cantidad de datos que llegan a destino por segundo. Un primer par metro de importancia es el TTRT. Si es pequeño, el testigo circula muy rápidamente, de modo que el retardo es pequeño. Si es grande, el desempeño es mayor, pero estaciones con mucha carga retrasan a las demás. Los valores típicos de TTRT rondan los 4 ms o los 165 ms,. Otro factor a tener en cuenta es el tamaño de los paquetes. Si es grande, aumenta el desempeño. Si es pequeño, disminuye el retardo.
Conclusiones
En conclusión, FDDI ofrece transmisión de datos a alta velocidad, en tiempo real o no, entre un número de estaciones alto y separadas una distancia elevada. También puede servir como red de conexión entre LANs que estén funcionando previamente. Se ha sabido adaptar a las características de entornos en los que resulta muy deseable disponer de ella, pero su elevado costo inicial parecía prohibir. Esto hace de FDDI y LCF alternativas muy interesantes para LANs. Sin embargo, la irrupción de ATM ha hecho que FDDI se considere "la hermana pequeña" de las redes de comunicación óptica. ATM ha hecho que FDDI ya no sea un campo de investigación tan activo como fue a finales de los 80, ni siquiera en FDDI-II, que aprovecha parte de las ideas que utiliza ATM. Por ejemplo, la inclusión de canales virtuales conmutados.
ATM
ATM se originó por la necesidad de un standard mundial que permitiera el intercambio de información, sin tener en cuenta el tipo de información transmitida. Con ATM la meta es obtener un standard internacional. ATM es una tecnología que va creciendo y es controlada por un consenso internacional, no por la simple vista o estrategia de un vendedor.
Desde siempre, se han usado métodos separados para la transmisión de información entre los usuarios de una red de área local (LAN) y los de una red de gran tamaño(WAN). Esta situación traía una serie de problemas a los usuarios de LAN's que querían conectarse a redes de área metropolitana, nacional y finalmente mundial. ATM es un método de comunicación que se puede implantar tanto en LAN's como en WAN's. Con el tiempo, ATM intenta que las diferencias existentes entre LAN y WAN vayan desapareciendo.
Actualmente se usan redes independientes para transportar voz, datos e imágenes de video debido a que necesitan un ancho de banda diferente. El tráfico de datos no necesita comunicar por un periodo extenso de tiempo sino transmitir grandes cantidades de información tan rápido como sea posible. Voz y video, por otra parte, tienden a necesitar un trafico mas uniforme siendo muy importante cuando y en el orden en que llega la información. Con ATM, redes separadas no serán necesarias. ATM es el única tecnología basada en estándar que ha sido diseñada desde el comienzo para soportar transmisiones simultaneas de datos, voz y video.
ATM es un standard para comunicaciones que esta creciendo rápidamente debido a que es capaz de transmitir a una velocidad de varios Megabits hasta llegar a Gigabit.
Cuando se necesita enviar información, el emisor "negocia" un camino en la red para que su comunicación circule por él hacia el destino. Una vez asignado el camino, el emisor especifica el tipo, la velocidad y otros atributos de la comunicación.
Otro concepto clave es que ATM está basado en el uso de conmutadores. Hacer la comunicación por medio de un conmutador (en vez de un bus) tiene ciertas ventajas:
Reserva de ancho de banda para la conexión
Mayor ancho de banda
Procedimientos de conexión bien definidos
Velocidades de acceso flexibles.
Si se usa ATM, la información a enviar es dividida en paquetes de longitud fija.
Estos son mandados por la red y el destinatario se encarga de poner los datos en su estado inicial. Los paquetes en ATM tienen una longitud fija de 53 bytes, esto permite que la información sea transportada de una manera predecible. El hecho de que sea predecible permite diferentes tipos de trafico en la misma red.
Los paquetes están divididos en dos partes, la cabecera y payload. El payload (que ocupa 48 bytes) es la parte del paquete donde viaja la información, ya sean datos, imágenes o voz. La cabecera (que ocupa 5 bytes) lleva el mecanismo direcccionamiento.
ATM a pasado de la teoría a la realidad con productos y servicios disponibles hoy en día. EL ATM forun ha patrocinado demostraciones de interoperatibilidad para demostrar la tecnología y continua reuniéndose para discutir sobre la evolución de ATM.
EL ATM coexiste con la actual tecnología LAN/WAN. Las especificaciones de ATM están siendo descritas para asegurar que el ATM integre las numerosas tecnologías de red existentes, a varios niveles(ie, Frame Relay, Ethernet, TCP/IP).
Equipos, servicios y aplicaciones están disponibles hoy en día y están siendo actualmente usadas en redes.
La industria de la telecomunicación se dirige al ATM.
Paquetes ATMojo gráfica)
Un paquete en ATM es la información básica transferida en las comunicaciones B-ISDN de ATM. Los paquetes tienen una longitud de 53 bytes. Cinco de estos bytes forman la cabecera y los 48 bytes que quedan forman el campo de información del usuario llamado "payload". Durante el proceso de estandarización aparecieron problemas a la hora de determinar la longitud de los payload de los paquetes. Por una parte en USA se preferían unos payload de 64 bytes ya que parecía ser mas adecuado para el funcionamiento de sus redes. Por otra parte los europeos y japoneses querían payload de 32 bytes para el mejor funcionamiento de sus redes. Al final se opto como compromiso los 48 bytes actuales que mas los 5 bytes que ocupa la cabecera forman los 53 bytes de cada paquete.
La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete NNI:
(ojo imagen)
La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete UNI:
(ojo imagen)
La cabecera se divide en los campos GFC, VPI, VCI , PT, CLP y HEC. Los tamaños de estos campo difieren mínimamente entre el NNI y el UNI. Los tamaños de los campos son los siguientes:
(ojo imagen)
Los Standards de ATM especifican que los paquetes de ATM deben ser enviados en orden. Cualquier switch y equipo diseñado deberá tener esto en cuenta.
Paquetes de ATM
La longitud de los paquetes en ATM es de 53 bytes. Los primeros 5 bytes corresponden a la cabecera y los restantes 48 al payload:
<------------- 5 bytes ---------------->|<---------- 48 bytes --------->|
-------------------------------------------------------------------------
| VCI Label | control | header checksum | optional adaptation | payload |
| 24 bits | 8 bits | 8 bits | layer 4 bytes |44 or 48 |
-------------------------------------------------------------------------
Control de Flujo Genérico (GFC):
Aunque la función primaria de este campo es el control del acceso físico, a menudo se usa para reducir celda en servicios CBR, asigna capacidad de feria para servicios VBR, y para hacer control de trafico en flujos VBR.
Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier (VPI/VCI):
La función de los campos VPI/VCI es indicar el numero de canal/camino virtual, por lo cual los paquetes que pertenezcan a la misma conexión pueden ser distinguidos. Se asigna un único VPI/VCI para indicar el tipo de paquete que viene, paquetes sin asignar, paquetes OAM de la capa física.
ATM es un protocolo orientado a conexión las cuales tienen un identificador de conexión en cada cabecera de los paquetes que asocia un paquete con un canal virtual dado en una conexión física. Este identificador esta compuesto por dos campos: VPI y VCI. Juntos son usados para multiplexar y demultplexar los paquetes en la red. Estos campos no son direcciones. Son asignados explícitamente en cada segmento (conexiones entre los nodos ATM) de una conexión cuando una conexión se establece y duran mientras la conexión permanece. Usando VCI/VPI la ATM layer puede tratar paquetes de distintas conexiones.
Cada conexión en una red ATM puede ser dividida en dos partes, una en cada dirección. Cada parte tiene su propio VCC por lo que en este contexto VP y VC pueden ser considerados como unidireccionales.
Sin embargo, uno siempre encuentra los mismos VPI/VCI en ambas direcciones para una conexión. Esto puede ser considerado como una limitación o una simplificación en las especificaciones.
Tampoco hay ningún hecho que nos diga que el mismo ancho de banda debe ser encontrado en ambas direcciones. De hecho, tiene un trafico independiente y cada dirección tiene sus propios parámetros. Algunas conexiones pueden asignar los mismos parámetros para ambas direcciones si los dos tráficos son simétricos pero esto no es obligatorio.
Con independencia de lo anterior, relativo a la implementación, VP y VC deben ser bidireccionales.
Payload Type (PT)/Cell Loss Priority (CLP)/Header Error Control (HEC):
El campo PT deberá informar si la información del usuario ha llegado o los paquetes ATM han sufrido congestión.
El campo CLP se usa para decir al sistema si el paquete debe ser descartado o no en momentos de congestión. Los paquetes ATM con CLP= 0 tienen una prioridad menor que los paquetes ATM con CLP= 1. Por lo tanto, cuando se produce congestión, los paquetes que tienen el campo CLP= 1 antes son quitados antes que los que tienen el campo CLP= 0.
HEC es un byte de CRC de la cabecera que es usado para detectar y corregir errores en los paquetes.
Arquitectura de ATMATM es una arquitectura estructurada en capas que permite que múltiples servicios como voz y datos vayan mezclados en la misma red. Tres de las capas han sido definidas para implementar los rasgos del ATM.
La capa de adaptación garantiza las características apropiadas del servicio y divide todos los tipos de datos en payload de 48 bytes que conformaran el paquete ATM.
La capa intermedia de ATM coge los datos que van a ser enviados y añade los 5 bytes de la cabecera que garantiza que el paquete se envía por la conexión adecuada.
La capa física define las características eléctricas y los interfaces de la red. ATM no esta ligado a un tipo especifico de transporte físico.
Beneficios ATM:
Una única red ATM dará cabida a todo tipo de trafico(voz, datos y video).ATM mejora la eficiencia y manejabilidad de la red.
Capacita nuevas aplicaciones-debido a su alta velocidad y a la integración de los tipos de trafico, ATM capacitara la creación y la expansión de nuevas aplicaciones como la multimedia.
Compatibilidad-porque ATM no esta basado en un tipo especifico de transporte físico, es compatible con las actuales redes físicas que han sido desplegadas. ATM puede ser implementado sobre par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.
Simplifica el control de la red-ATM esta evolucionando hacia una tecnología standard para todo tipo de comunicaciones. Esta uniformidad intenta simplificar el control de la red usando la misma tecnología para todos los niveles de la red.
Largo periodo de vida de la arquitectura-Los sistemas de información y las industrias de telecomunicaciones se están centrando y están estandarizando el ATM. ATM ha sido diseñado desde el comienzo para ser flexible en:
Distancias geográficas
Numero de usuarios
Acceso y ancho de banda(hasta ahora, las velocidades varían de Megas a Gigas).
La capa de adaptación de ATM:
Para que ATM pueda soportar distintos tipos de servios con tráficos diferentes, es necesario adaptar estas aplicaciones a la ATM layer. Esta función es desarrollada por el AAL que es un servicio que depende del cliente.
La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan el servicio ATM. Su propósito principal está en resolver cualquier disparidad entre un servicio requerido por el usuario y atender los servicios disponibles del ATM layer. La capa de adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes :
1) Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo.
2) Tasa de bit constante/variable.
3) Modo de conexión.
Estas propiedades definen ocho clases posibles, cuatro se definen como B-ISDN Clases de servicios. La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN:
AAL-1
AAL-2
AAL-3
AAL-4
La capa de adaptación se divide en dos subcapas:
1)Capa de convergencia
En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de información que va a ser transportada.
2)Capa de Segmentación y reensamblaje:
Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el reensamblaje en el destino.
AAL1:
AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo.
Debe enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.
Capa de convergencia:
Las funciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó. Provee la corrección de errores.
Capa de segmentación y reensamblaje: En esta capa los datos son segmentados y se les añade una cabecera. La cabecera contiene 3 campos (ver diagrama)
ALL 2:
AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo. Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta pueda recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.
Capa de convergencia:
Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo desde el origen al destino.
Capa de segmentación y recuperación:
El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera contiene dos campos.
Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas.
El tipo de información es:
BOM, comenzando de mensaje
COM, continuación de mensaje
EOM, fin de mensaje o indica que el paquete contiene información de tiempo u otra.
El payload también contiene dos campos:
Indicador de longitud que indica el numero de bytes validos en un paquete parcialmente lleno.
CRC que es para hacer el control de errores.
AAL 3:
AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación:
1) Fiable: En caso de perdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado.
2) No fiable: La recuperación del error es dejado para capas mas altas y el control de flujo es opcional.
Capa de convergencia:
La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos secciones
1)Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS. Añade una cabecera y un payload a la parte común (ver diagrama)
La cabecera contiene 3 campos:
Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común.
Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia.
Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje.
El payload también contiene 3 campos:
Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la misma longitud.
Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común de la CS(capa de convergencia).
El campo de longitud tiene la longitud de la parte común de la CS.
2) Parte especifica del servicio. Las funciones proveídas en esta que capa dependen de los servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de errores y puede incluir también funciones especiales.
Capa de segmentación y reensamblaje
En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que contiene la información necesaria para la recuperación de errores y reensamblaje se añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos:
1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload.
Tiene uno de los siguientes valores:
BOM: Comenzando de mensaje
COM: Continuación de mensaje
EOM: Fin de mensaje
SSM: Mensaje único en el segmento
2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete.
3) Identificador de multiplexación. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM.
El payload contiene dos de campos:
1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente lleno.
2) CRC es para el control de errores.
ALL 4:
AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4 provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita.
AAL5 es un mecanismo para partir y volver a unir mensajes. Son unas normas que tanto el que envía el mensaje como el que lo recibe las usan para coger un mensaje y dividirlo en paquetes. El que envía el mensaje tiene como misión construir el conjunto de paquetes que van a ser enviados. La función del receptor será recoger todos los paquetes, verificar que se han recibido sin errores y juntarlos para formar el mensaje original.
Relación entre ATM y B-ISDN:
Se puede resumir en una frase: ATM hace posible el B-ISDN en una realidad. Esto no nos da una idea acertada de la relación. El ISDN (Integrated services Digital Network) se desarrollo durante los 80's. Tomo una canal básico que podía operar a 64kbps (canal B) y combinaciones de otros (canales D) para formar la base para las redes de comunicaciones.
Sin embargo, al mismo tiempo, la demanda de comunicaciones a alta velocidad (FDDI LAN and DQDB LAN) y comunicaciones de video aumentaba rápidamente.
Por esto se creo Broadband-ISDN la cual solo es una extensión de ISDN por lo cual las funciones de comunicación entre redes, video teléfono, videoconferencia, etc., son tratadas como en el ISDN tradicional. Esta diversidad de servicios precisa unas velocidades de 155Mbps, 622Mbps y 2.4Gbps y unas determinadas transmisiones y conexiones para esas velocidades. Mientras que SDH se usaba para las transmisiones, la conmutación de paquetes apareció como la solución al problema de las conexiones. Las relaciones entre ATM y B-ISDN se muestran en el siguiente diagrama:
Las conexiones para broadband no son sencillas de realizar debido a la necesidad unos anchos de banda de varias decenas de bps que pueden llegar a 100 Mbps para transmitir ciertas señales. Esto nos puede llevar entre varios segundos a varias horas. Como ATM resuelve estos problemas, B-ISDN puede existir como una realidad y llegar a ser implementado en un futuro en redes.
Control de Trafico en ATM Una red ATM necesita tener unas capacidades para controlar el trafico dando cabida a las distintas clases de servicios y a superar posibles errores que se pueden producir dentro de la red en cualquier tiempo. (Ej. : Un problema con la capa física). La red tiene que tener las siguientes capacidades para controlar el trafico.
Recursos de dirección de la red Control de admisión de una conexión Uso de parámetros de control y de parámetros de control de red Control de Prioridad Control de Congestión
Procedimientos de Control de Trafico y su impacto en la dirección de la red
Los procedimientos de control de trafico en redes ATM actualmente no están completamente estandarizados. Pero la meta de estos procedimientos es, conseguir una buena eficiencia en la red dar calidad al servicio requerido por el usuario con un método que es generalmente aplicable. Por lo tanto, unos controles de trafico mas sofisticados y unas acciones para los recursos de la red están siendo tenidas en cuenta.
El problema fundamental en las redes ATM es el comportamiento de los paquetes en los procesos de llegada. Se ha visto que la calidad del servicio depende mucho de este comportamiento. Por lo tanto, es necesario usar modelos de trafico para evaluar la ejecución.
Recursos de dirección de la red
Un instrumento de recurso de dirección de la red que puede ser usado para el control de trafico es la técnica de los caminos virtuales. Agrupando varios canales virtuales un camino virtual, otras formas de control pueden ser simplificadas (ej. cac y upc). Los mensajes para el control de trafico pueden ser mas fácilmente distribuidos en un canal virtual que estará dentro de un camino virtual.
Control de admisión de una conexión
El control de admisión de una conexión es la colección de acciones tomadas por la red durante la fase de instalación para establecer si un camino/canal virtual puede ser aceptado por la red.
Una conexión solo puede ser establecida si los recursos disponibles de la red son suficientes para establecer la conexión con la calidad que requiere el servicio. La calidad de servicio de los canales existentes no debe ser afectada por la nueva conexión.
Dos clases de parámetros están previstos para mantener el control de admisión de una conexión:
Un conjunto de parámetros que describen las características del trafico en el origen.
Otro conjunto de parámetros para identificar la calidad que el servicio requiere.
Uso de parámetros de control y parámetros de control de la red
El uso de parámetros de control (UPC) y los parámetros de control que tiene la red (NPC) hacen la misma función en diferentes interfaces. La función de los UPC es desarrollada en las interfaces del usuario, mientras que la función de los NPC se realiza en los nodos de la red.
El propósito principal de los UPC/NPC es proteger los recursos de la red ya que se puede llegar a afectar la calidad de servicio de otra conexión ya establecida.
El uso de parámetros supervisores incluye las siguientes funciones:
Verificar la validez de los valores de los VPI/VCI.
Supervisión del volumen de trafico de la red.
Supervisión de todo el volumen de trafico aceptado en un nuevo acceso.
El uso de parámetros de control puede simplificar el rechazo de paquetes que llevan errores en sus parámetros de trafico. Una medida menos rigurosa puede consistir en marcar los paquetes erróneos y dejarlos en la red si no causan daño.
Control de PrioridadLos paquetes de ATM tienen un bit de prioridad de perdida en la cabecera del paquete así el cual puede tomar por lo menos dos valores diferentes. Una conexión sencilla de ATM puede tener ambos valores cuando la información transmitida esta clasificada en partes mas o menos importantes.
Control de congestión
El control de congestión es un estado de los elementos de la red en el cual el trafico sobrepasa los recursos de la red y esta no es capaz de garantizar la calidad de los servicios a las conexiones establecidas.
El control de congestión es un medio de minimizar los efectos de la congestión impidiendo que estos se propaguen. Puede emplear CAC y/o UPC para evitar situaciones de congestión.
Canales/Caminos Virtuales
ATM provee dos tipos de conexiones para el transporte de datos: Caminos virtuales y Canales virtuales. Un canal virtual es una tubería unidireccional formado por la suma de una serie de elementos de la conexión. Un camino virtual esta formado por una colección de estos canales (vea diagrama) Cada camino y cada canal tienen un identificador asociado. Todos canales dentro de un camino sencillo tienen que tener un identificador de canal distinto pero pueden tener el mismo identificador de canal si viajan en caminos diferentes. Un canal individual puede por lo tanto ser inequívocamente identificado por su numero de canal virtual y por el numero de camino de virtual.
El numero de canal y camino virtual de una conexión puede diferir del origen al destino si la conexión se conmuta dentro de la red. Los canales virtuales que queden dentro de un camino virtual sencillo en una conexión tendrá n los mismos identificadores de canales virtuales. La secuencia de paquetes es mantenida a través de un canal virtual. Cada canal y camino virtual han negociado un QOS asociado. Este par metro incluye valores para controlar la perdida y retardo de paquetes.
STM
ATM es el complemento de STM cuyo significado es Modo de Transmisión Sincrona. El STM es usado en las redes de telecomunicaciones para transmitir paquetes de datos y voz a lo largo de grandes distancias. La red esta basada en la tecnología de conmutadores donde una conexión es establecida entre dos puntos antes de que la transmisión de datos comience. De esta forma, los puntos finales localizan y reservan un ancho de banda para toda la conexión. El ancho de banda de la red STM es dividido para las distintas conexiones y estas a su vez se dividen en unidades mínimas de transmisión llamadas cubos. Estos cubos se juntan formando colas que tienen un numero fijo de cubos etiquetados de 1 a N. Estas colas son mandadas en unidades de tiempo T siempre manteniendo el orden y las etiquetas de los cubos. Puede haber M diferentes colas numeradas de 1 a M en un mismo periodo de tiempo T. Los parámetros N, M y T están especificados en estándares y son diferentes en Europa y en América.
En una conexión STM entre dos puntos finales, se asigna un numero fijo de cubos numerados de 1 a N, un numero fijo de colas numeradas de 1 a M, y la forma en que los datos viajan en los cubos de la cola. Si hay nodos intermedios, es posible que un numero diferente de cubos sea asignado a una cola de una conexión STM. Sin embargo, siempre hay un cubo inicial para cada conexión que nos indica la información referente a esa cola.
NORMAS
NORMA IEEE 802.3
A finales de los años 70 y principios de los 80, dentro del organismo internacional IEEE, se desarrollaron varias especificaciones técnicas relativas a las redes de área local, que iban a dar lugar a unos estándares. Entre éstos está Ethernet.
Ethernet utilizaba en sus inicios como soporte físico dos tipos de cable coaxial: el Thicknet definido por la norma 10Base5, y el Thin-net, definido por la norma 10Base2. Popularmente coaxial grueso y fino respectivamente. Este soporte físico se utiliza con una topología tipo bus, y a una velocidad de transmisión de 10 Mbps. Se utiliza una codificación de datos Manchester.
Las estaciones conectadas a la red ejecutan un protocolo que regula el acceso al medio. Este protocolo es el CSMA/CD. Según este protocolo, cada estación que desea transmitir comprueba primero si el bus está libre, si es así, envía una trama a la estación destino. La trama contiene la dirección de destino, la de origen, el tipo de trama, los datos a transmitir y cuatro bytes para comprobación de errores. El tamaño máximo de una trama es de 1500 bytes. Cada computador tiene su dirección Ethernet (o dirección MAC), que es única y se encuentra codificada en el hardware del interface de red. Si dos o más estaciones intentan transmitir por el bus a la vez, pues realizan la comprobación al mismo tiempo, se produce una colisión. Las estaciones detectan esta colisión (pues lo que escuchan no es lo mismo que lo que han enviado) y esperan un tiempo aleatorio, diferente en cada una, antes de reintentar el envío. La principal ventaja de este método de acceso es que, en condiciones de carga baja de la red, se garantiza el envío instantáneo de las tramas. Pero en condiciones de carga elevada el rendimiento disminuye drásticamente debido al gran número de colisiones. Si se diseña la red adecuadamente, aislando tráfico en subredes cuando sea necesario, este problema puede solucionarse. Otra de sus grandes ventajas es la sencillez del protocolo, lo cual va a permitir que sea fácilmente integrable en el firmware de las interfaces de red. Posteriormente se buscaron nuevos soportes físicos. Ethernet se llevó sobre cable de cobre de par trenzado sin apantallar (UTP). Este entorno se conoce como 10BaseT. El elemento que permitió llevar el protocolo CSMA/CD sobre par trenzado fue el concentrador 10BaseT. Este elemento tiene varias entradas para par trenzado, a cada una de las cuales se conecta el cable de par trenzado que viene de una estación, formando una estrella físicamente. Internamente el concentrador ejecuta el protocolo CSMA/CD, detectando las colisiones que se produzcan entre las distintas entradas de par trenzado. También se llevó sobre fibra óptica. El método seguido es similar al caso de 10BaseT: la fibra se conecta a un módulo (concentrador) de fibra óptica que internamente detecta la colisiones. Hay dos normas utilizadas actualmente 10BaseFB y FOIRL (enlace entre repetidores por fibra óptica). La ventaja de una respecto a la otra es que 10BaseFB utiliza una conexión síncrona al contrario de FOIRL. Esto permite que los paquetes de datos pasen por más concentradores que los cuatro que constituyen el límite en el caso de FOIRL. La norma FOIRL define los requisitos del transceiver de fibra óptica que se utiliza para enlazar repetidores, cubriendo distancias de hasta un Km. Aunque FOIRL se desarrolló para la conexión de repetidores, a menudo se utiliza para la conexión a Ethernet de dispositivos de usuario cuando se ha elegido fibra óptica como medio de transmisión.
NORMA IEEE 802.5
Esta norma se refiere fundamentalmente a los requisitos de la subcapa de control de acceso al medio, pero se definen también algunas funciones del nivel físico.
El soporte físico que se empezó a utilizar fue el par trenzado apantallado, que se usaba sobre una topología en anillo. Las estaciones se conectaban a unidades MAUs (Multiple Acces Unit). Éstas se conectaban en serie entre ellas y, conectando la primera y la última, se formaba un bucle cerrado o anillo. En la sección siete de la norma se encuentran las especificaciones que definen el par trenzado apantallado, los conectores de interface con el medio y la unidad de acoplamiento troncal que es preciso utilizar en una red Token Ring.
La más conocida de las redes Token Ring propietaria es la de IBM, cuyas normas difieren ligeramente de la 802.5 pero normalmente son compatibles. En realidad la mayoría de los suministradores actuales fabrican sus productos según las normas de IBM. En la actualidad el comité 802.5 se encuentra en proceso de elaboración de nuevas normas que cubran los concentradores activos y pasivos, así como la utilización de UTP y fibra óptica para las conexiones entre estación y concentrador. El protocolo de control de acceso al medio es el paso de testigo en anillo.
El funcionamiento de este protocolo es el siguiente:
Cuando no hay tráfico en el anillo, circula de forma indefinida un testigo de tres octetos. Cuando una estación quiere transmitir debe hacerse con el testigo y, con los dos primeros octetos del testigo, crea la secuencia de inicio de trama. La estación, entonces, manda el resto de la trama normal de datos a la estación destino. Bajo condiciones normales, el primer bit de la trama irá alrededor del anillo y regresará al extremo que transmite, antes de que se haya transmitido la trama completa. En consecuencia, la estación transmisora deberá vaciar el contenido del anillo mientras está transmitiendo, ya que esta función no la realiza la estación destino. El mecanismo de direccionamiento es similar al de Ethernet, cada estación va a poseer una única dirección MAC, implementada en el hardware del interface de red. Una estación puede mantener el testigo durante el tiempo de retención de testigo, que es de 10 ms. Después de haberse transmitido todas las tramas que estaban pendientes, o bien que la transmisión de otra trama llegara a exceder el tiempo de retención del testigo, la estación se encargará de regenerar la trama del testigo de tres octetos y la volverá a colocar sobre el anillo. Token Ring también establece un mecanismo de prioridades. Algunos problemas que pueden surgir con este protocolo, donde como se puede ver no existen colisiones, son:
- Pérdida del testigo.
- Duplicación del testigo.
- Rotura del anillo.
- Acaparación del anillo por parte de una estación.
- Cada anillo tiene una estación supervisora. En caso de caída de ésta otra estación la sustituye; pero, si la supervisora pierde el control y las demás no detectan su incapacidad, no podrá ser impugnada.
NORMA ANSI X3T9.5
Los usuarios de las redes Ethernet a 10Mbps y Token Ring a 4 o 16 Mbps se encuentran, básicamente con dos problemas:
- Saturación de red, provocada por el aumento de nodos y el uso intensivo de aplicaciones de red (servidores de ficheros, correo electrónico, acceso a bases de datos remotas, etc.).
- Conectividad de las diferentes redes y aplicaciones.
El objetivo de la red FDDI no es sustituir a las redes anteriores; más bien las complementa, intentando solucionar estos problemas. Además se han añadido recursos para la integración de nuevos servicios telemáticos de voz e imagen. La red está estandarizada por el comité X3T9.5 de ANSI (American National Standards Institute). En la norma FDDI se define un nivel físico y un nivel de enlace de datos, usándose fibra óptica como medio de transmisión a una velocidad de 100 Mbps. La norma establece un límite máximo de 500 estaciones, 2 Km entre estaciones y una distancia máxima total de 100 Km FDDI se caracteriza por su topología de doble anillo:
- Un anillo primario: similar al anillo principal de Token Ring.
- Un anillo secundario: similar al anillo de backup de Token Ring.
Cada anillo se forma con un hilo de fibra óptica, por lo que, con un par de hilos de fibra óptica podremos formar el doble anillo FDDI. Según el tipo de conexión al anillo, simple o doble, existen dos tipos de estaciones denominadas SAS (Single-Attached Station) y DAS (Dual-Attached Station) respectivamente. Las primeras necesitan realizar la conexión al anillo mediante un concentrador y, al contrario que las segundas, no forman parte integrante del esquema tolerante a fallos que implementa FDDI. Las estaciones SAS permiten una topología en estrella, característica que las hace adecuadas para su instalación mediante un sistema de cableado PDS como el que se dispone. Para poder llevar a cabo esta última configuración deberíamos tener FDDI sobre cable de cobre UTP, de esto último se encarga TPDDI. La tecnología de FDDI sobre hilo de cobre se inició a principios de 1991. Cabletron desarrolló la tecnología necesaria para transmitir sobre distancias de hasta 100 metros en FDDI con UTP, y hasta 150 metros con STP, sin modificar el esquema actual de codificación FDDI. Actualmente se está a la espera de la aprobación de una norma definitiva.
FDDI se basa en la arquitectura OSI y su especificación se divide en cuatro capas. Las dos primeras se corresponden con el nivel físico, la tercera con el control de acceso al medio y la cuarta abarca a las tres anteriores y realiza funciones de gestión. Las cuatro capas son:
PMD (Physical Media Department). Define la frecuencia y los niveles de los pulsos ópticos que componen la señal. También especifica la topología y los tipos de fibras y conectores que pueden ser empleados.
PHY (Physical Layer Protocol). Aquí se definen los tipos de codificación (4b/5b) y sincronización.
MAC (Media Acces Control). Comprende los protocolos necesarios para la generación del testigo, la transmisión de la trama y el reconocimiento de direcciones. También se define aquí la estructura o formato de las tramas y el método de corrección de errores. El protocolo de acceso es, básicamente, el mismo que en el caso de Token Ring, aunque con algunas diferencias. La estación que quiere transmitir tiene que esperar a recibir el testigo, una vez en su poder puede transmitir tramas durante un cierto tiempo, transcurrido el cual debe devolver el testigo a la red.
SMT (Station Management). Su misión es la monitorización y gestión de la red. Se divide en tres partes: Frame Services que genera tramas de diagnóstico; CMT (Connection Management), que controla el acceso a la red; y Ring Management que determina los problemas que aparecen en la red física.
SMT monitoriza y gestiona la red mediante una completa lista de funciones que ningún otro protocolo ofrece. Gracias a esto, FDDI es la tecnología de red más sólida y robusta de las que hay actualmente disponibles.
SEGURIDAD EN REDES
INTRODUCCION
El tema de la seguridad de las redes está definitivamente sobre el tapete y requiere soluciones de corto plazo. Cualquier medida de seguridad corporativa, inclusive la incorporación de complejos dispositivos de avanzadas tecnologías, podría ser improductiva si no se enmarca dentro de una estrategia organizacional que establezca las políticas de seguridad, las que deben considerar aspectos tales como autentificación, encriptación, control de acceso físico y lógico, protecciones contra virus y la aplicación de estadísticas y cálculo de probabilidades, si así se requiere, sobre las redes corporativas y, por cierto, al elemento humano que la compone. El acceso no autorizado, daño o mal uso de la información de las empresas se puede traducir en pérdidas financieras inmediatas y, en el mediano plazo, afectar su posición competitiva en el mercado con todos los perjuicios que ello podría significar. Para enfrentar este desafío, la empresa debe establecer sus propias políticas de seguridad, basadas en medidas tecnológicas y administrativas, cimentadas en la identificación de los riesgos, vulnerabilidades e impactos organizacionales a la que se expone a través de sus redes de comunicaciones.
Las redes ab