Redes de Altas Prestaciones. Tema 1: Perspectiva Histórica

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1 Redes de Altas Prestaciones Tema 1: Perspectiva Histórica

2 Factores de migración Costes de conexión Consideraciones de rendimiento Velocidad de transmisión (wire speed) y tasa de transferencia (throughput rate) Ancho de banda compartido Ancho de banda dedicado Utilización Ineficiencias inherentes a las tramas o células Transferencia full-duplex (FDX) Calidad de servicio (QoS) 2

3 Factores de migración Facilidad de migración Puede soportar mi cableado una tecnología de mayor velocidad? Cómo se puede mejorar el rendimiento de mis clientes y servidores con mínimos costes y molestias para los usuarios? Cómo voy a conectar a los nuevos usuarios o servidores a la nueva infraestructura de red? 3

4 Factores de migración Facilidad de migración Cómo voy a conectar una sección de la nueva red con la parte antigua? Qué va a pasar con el equipo reemplazado? Puedo usarlo en alguna otra parte de mi LAN? 4

5 Factores de migración Comprensión de la tecnología Escalabilidad Soporte de múltiples vendedores Precios más bajos Innovación Disponibilidad de los diversos elementos de construcción necesarios Estándares 5

6 Ethernet Un primer vistazo Basada en tramas (frames) Concebida sobre un medio compartido a 10 Mbps ha sido modificada para manejar 100 Mbps y 1 Gbps Se ha definido ya el estándar para una versión a 10 Gbps Cuota de mercado mayor del 80% de la base instalada y en crecimiento 6

7 Comparativa de ventas Ventas de switch ports en 1997 Total 23 millones Ventas de switch ports (%) 33,4 1,2 0,4 2 Ethernet 10 Mbps Ethernet 100 Mbps FDDI 62,9 Token Ring ATM (25/155/622 Mbps) 7

8 Comparativa de ventas Ventas de tarjetas de red en 1997 Total 44 millones Ventas de tarjetas de red (NIC) (%) Ethernet 10 Mbps 0,3 19,5 0,3 54,7 Ethernet 100 Mbps FDDI 34,2 Token Ring ATM (25/155/622 Mbps) 8

9 Ethernet Un primer vistazo Estándar El comité IEEE es el responsable de los estándares Ethernet Precios Soporte de ventas Shared, Switched y Full-Duplex Trabaja con IP 9

10 Ethernet - debilidades Diseñada como una tecnología de transmisión de datos, en contraposición con la tecnología de voz en tiempo real No dispone de ninguna garantía de calidad o clase de servicio interconstruida Recientemente IEEE 802.1p y IETF RSVP han mejorado este aspecto de la Ethernet pero la verdadera QoS no se ha conseguido 10

11 Revolución versus evolución Las innovaciones evolutivas construyen sobre la base instalada, ocurren en pequeños pasos y proporcionan algún camino de migración Una revolución tecnológica implica una rotura radical de algún tipo con la tecnología anterior, lo que significa desechar la base instalada 11

12 Otras tecnologías de alta velocidad FDDI TCNS y 100VG-AnyLAN Iso-Ethernet Fibre Channel y HIPPI ATM 12

13 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Primeros desarrolladores: Sperry, Burroughs y Control Data Corp... Estandarizada por el comité ANSI X379.5 en

14 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Incorpora características de la tecnología Token Ring de IBM Formato de trama Arquitectura de anillo compartido Características de administración, control y fiabilidad que no se encontraban en las Ethernet o Token Ring clásicas 14

15 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Un segundo anillo opcional con sentido inverso de circulación mejora la fiabilidad total Soporta longitudes de cable de hasta 2 Km. con fibra multimodo Los primeros productos aparecieron en

16 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Durante mucho tiempo fue la única tecnología para líneas troncales de alta velocidad disponible La tecnología fue creada en un tiempo en el que aún se pensaba que el cableado de fibra óptica alcanzaría a toda oficina hacia el año

17 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) En los últimos 10 años el cableado de par trenzado estructurado ha reemplazado rápidamente al cable coaxial como medio más popular de transmisión en las LAN impidiendo que la fibra sea ampliamente aceptada 17

18 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Por otra parte se ha logrado hacer trabajar FDDI sobre par trenzado. La tecnología se conoce como TP-PMD El estándar ANSI TP-PMD usa un esquema de transmisión MLT-3 y requiere 2 pares de cableado de categoría 5, alcanzando una distancia de 100 m 18

19 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Esa tecnología está siendo desarrollada en la actualidad por CISCO con el nombre CDDI (Copper Distributed Data Interface) 19

20 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Puntos fuertes: Consigue throughputs de 100 Mbps con poca sobrecarga. Es una tecnología de medio compartido pero no usa un método de acceso basado en las colisiones, por lo que no hay degradación a altas tasa de uso Eso permite tasas de uso del 80 al 90% que resultan en throughputs próximos a 80 o 90 Mbps La tecnología está muy probada, es madura y se conoce bien Ha tenido un buen soporte en cuanto a los vendedores: Bay Networks, Cisco, 3Com en productos; Motorola, AMD y otros en chipsets 20

21 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Debilidades Es demasiado costosa para competir con Ethernet e incluso con Fast Ethernet Pasar de Ethernet a FDDI es difícil y costoso debido a que FDDI usa un formato de trama diferente (se necesitan entonces costosos y complejos routers) Mucha gente se imagina FDDI como una tecnología de altas prestaciones costosa y sólo adecuada para las estructuras troncales 21

22 TCNS y 100VG-AnyLAN TCNS es una tecnología de 100 Mbps propietaria, comprada más tarde por Compaq Computer a mediados de los 90 Está basada en el estándar ANSI ArcNET

23 TCNS y 100VG-AnyLAN Usa una tecnología de paso de testigo en bus y opera en un modo de medio compartido Soporta cable de fibra de 900 m, cable coaxial de 150m, y STP o UTP de 100 m 23

24 TCNS y 100VG-AnyLAN 100VG-AnyLAN es una tecnología de medio compartido desarrollada a principios de los 90 por HP y AT&T s Microelectronics Estandarizada por el IEEE Incorpora un protocolo de acceso al medio (demand priority) que permite a las aplicaciones críticas transmitir sus paquetes antes que otros paquetes no críticos 24

25 TCNS y 100VG-AnyLAN Los problemas con ambos estándares fueron los mismos: El soporte multivendedor es crítico No hay en ninguno de los dos casos una facilidad de evolución desde la base instalada TCNS requiere que los NIC y los hubs sean reemplazados completamente HP vende NICs 10/100VG pero la falta de hubs y switches de 10/100 Mbps hace la migración muy difícil 25

26 Iso-Ethernet Tecnología desarrollada a principios de los 90 por National Semiconductor combinando las características de ISDN, que por entonces se suponía que sería la tecnología que iba imponerse en las WAN digitales de marcado de alta velocidad, con las cualidades de la Ethernet normal. Estandarizado por el IEEE 802.9a en

27 Iso-Ethernet Adapta un canal Ethernet normal de 10 Mbps para transmisiones no críticas y un soporte adicional de hasta 96 canales ISDN de tipo B (para datos) y otro de tipo D (para señalización y control) 27

28 Iso-Ethernet Las transmisiones no críticas se tratan de forma normal, mientras las críticas se resuelven mediante llamadas ISDN dentro de la propia LAN o mediante conexiones BRI ISDN al mundo exterior 28

29 Iso-Ethernet Los problemas sufridos son parecidos a las anteriores La migración no es sencilla puesto que deben cambiarse NICs y hubs Lo que se proporciona es una capacidad de transmisión isócrona, pero sin crecimiento del throughput total de datos, que es lo que muchos administradores buscan Se tienen hasta 96 canales de 64 Kbps (6,16 Mbps) de capacidad isócrona de datos para la red entera, y la capacidad total es 16,16 Mbps. Mientras se proponía esta tecnología se estaba desarrollando Fast Ethernet con 100 Mbps ISDN tampoco despegó como se había predicho 29

30 Fibre Channel y HIPPI Tecnologías desarrolladas a finales de los 80 para conexiones de alta velocidad entre computadores y de éstos con periféricos, principalmente para usar con mainframes y supercomputadores Ambos están soportados por el estándar ANSI X3T11 30

31 Fibre Channel y HIPPI Fibre Channel esta basado en fibra óptica pero corre también sobre STP Sus velocidades van desde 100 a 800 Mbps. 31

32 Fibre Channel y HIPPI HIPPI (high-performance parallel interface) usa cable paralelo de 50 pares y maneja velocidades que van desde 800 Mbps a 1,6 Gbps 32

33 Fibre Channel y HIPPI HIPPI usa un método de transmisión paralela (un bus de 32 o 64 bits), mientras que Fibre Channel usa un método de transmisión serie Ninguna de las dos tecnologías se ha usado como LAN de alta velocidad sino que se han mantenido en el nicho de mercado asociado a la conectividad entre los mainframes, supercomputadores y periféricos de alta velocidad 33

34 ATM Los orígenes El área de las comunicaciones se ha dividido tradicionalmente básicamente en cuatro campos: Datos en redes LAN Datos en redes WAN Voz en el área local Voz a larga distancia 34

35 ATM Los orígenes En las comunicaciones de datos sobre LAN se usan tecnologías del tipo Ethernet, Token Ring, etc. La base instalada es en muchos casos propiedad de las empresas que las usan 35

36 ATM Los orígenes En las comunicaciones de datos a través de WANs se usan otras como PPP, Frame Relay, Basic-Primary rate ISDN, etc. Se necesita un tratamiento de los datos con conversiones para hacer que circulen a su destino. Eso incluye conversiones y encaminamiento Se suele alquilar ese servicio a proveedores de él con un coste facturable En general el ancho de banda en las LAN ha sido siempre muy barato y es del orden de los Mbps 36

37 ATM Los orígenes Por el contrario en las WAN el ancho de banda ha sido históricamente muy caro y es del orden de los Kbps La voz tiene también dos áreas separadas Las comunicaciones locales se suelen resolver mediante centralitas privadas 37

38 ATM Los orígenes Las comunicaciones externas de voz se resuelven alquilando el servicio a alguna de las compañías operadoras del sector ISDN fue diseñada para integrar voz y datos en una WAN digital de tecnología conmutada ISDN es un estándar controlado por ANSI y el ITU-T (anteriormente CCITT) 38

39 ATM Los orígenes Basic Rate ISDN se diseñó para abonados individuales que usan cableado de cobre Primary Rate ISDN es una agregación de varios BRI ISDN para obtener un enlace más rápido La ISDN de banda ancha (Broad-Band ISDN o B-ISDN) usa diferentes medios físicos par proporcionar alta velocidad 39

40 ATM Los orígenes ATM está basada en el trabajo realizado en B- ISDN por las compañías de telecomunicación a finales de los 70 y comienzos de los 80 Igual de B-ISDN está diseñada para transportar voz y datos 40

41 ATM Los orígenes ATM fue diseñada para WAN y LAN y su homogeneidad es atractiva En ATM se usan celdas de bits (53 bytes, 5 de cabecera más 48 de datos) en vez de tramas (frames) de longitud variable (en Ethernet 22 bytes de cabecera, una cantidad variable de bytes de datos y pad y cuatro bytes más de comprobación) Como en B-ISDN la tecnología es de conmutación y orientada a conexión 41

42 ATM Estándares: Los más importantes son los procedentes de ATM Forum Technical Commitee (TC) International Telecommunications Union- Telecommunications Standards Sector (ITU-T) Internet Engineering Task Force (IETF) 42

43 ATM versus Ethernet Velocidad y escalabilidad ATM puede llegar a los 622 Mbps Gigabit Ethernet maneja 1 Gbps pero el estándar 802.3ad (Link Aggregation /trunking) define cómo construir estructuras troncales Ethernet de varios Gbps Ethernet puede crecer desde los 10 Mbps a los 100 Mbps, 1 Gbps y más allá Los rangos de ATM van de los 25 Mbps a los 622 Mbps La eficiencia del protocolo Ethernet (considerando frames de 1 KB) es del 98% comparado con el 90% del de ATM 43

44 ATM versus Ethernet En costes de conexión la tecnología ATM es más cara porque es más compleja. Además el volumen de negocio sugiere que el equipo Ethernet se abaratará más rápidamente 44

45 ATM versus Ethernet Soporte de ventas: Los tres grandes (CISCO, Bay y 3Com) soportan ambos tipos de productos, pero hay muchos más vendedores que compiten en el mercado Ethernet 45

46 ATM versus Ethernet Facilidad de migración: La migración de Ethernet a ATM está plagada de problemas. Es aprovechable el cableado (UTP categoría 5, o fibra monomodo o multimodo). Lo demás es diferente La migración de unos tipos de Ethernet a otros es mucho más viable 46

47 ATM versus Ethernet Calidad de servicio: Ethernet no tiene un buen soporte para ese concepto. Aquí ATM tiene gran ventaja, si bien los estándares 802.3x (full duplex switching) y 802.1p (priority switching) permitirán reducir el problema Comprensión de la tecnología: Ethernet es mucho más ampliamente conocida Estándares: Más claros y mejor documentados los estándares Ethernet 47

48 Nuevos desarrollos Token Ring Token Ring conmutada Token Ring Dedicada (DTR) o Full Duplex Token Ring (802.5r) High Speed Token Ring (HSTR) en estandarización por el comité 802.5t Está en desarrollo una versión de Gigabit de Token Ring (802.5v) 48

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