Fundamentos de Redes de Computadoras

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1 Fundamentos de Redes de Computadoras Modulo III: Fundamentos de Redes de Area Extendida (WAN) Objetivos Redes conmutadas Circuito Paquetes Conmutación por paquetes Datagrama Circuito virtual Frame Relay 1

2 Redes Conmutadas Transmisión de larga distancia se realiza sobre una red de nodos intermedios. A los nodos no les concierne el contenido de los datos ( relay ) Dispositivos finales son estaciones (en gral. Redes LAN) Una colección de nodos y conexiones contituye la red de comunicación Datos ruteados entre nodo y nodo Nodos Nodos pueden conectarse a otros nodos solamente o a estaciones finales. Los enlaces entre nodos están normalmente multiplexados. La red esta parcialmente conectada Algunas conexiones redundantes son deseables por confiabilidad. Dos tecnologías de conmutación Conmutación por Circuito Conmutación por Paquetes 2

3 Red conmutada Conmutación por Circuito Camino de comunicación dedicado entre dos estaciones Tres fases Establecimiento Transferencia Desconexión Debe poseer capacidad de conmutación y de canal para establecer conexión Debe poseer inteligencia para ruteo 3

4 Conmutación por Circuito - Aplicaciones Ineficiente para tráfico de datos Capacidad del canal dedicada durante la duración de la conexión Establecimiento y terminación de la conexión (consume tiempo y recursos) Desarrollada para tráfico de voz (teléfono) Red Pública Conmutada por Circuito 4

5 Principios de Conmutación por Paquetes Conmutación por circuito diseñada para voz: Recursos dedicados a una llamada en particular Mayoría del tiempo una conexión de datos está desocupada (tráfico de ráfagas) Velocidad de Transmisión es fija Ambos extremos trabajan a la misma velocidad de transmisión Operación Básica Datos transmitidos en pequeños paquetes Tipicamente del orden de los 1000 Bytes (o menores) Mensajes de mayor tamaño fragmentados en una serie de paquetes mas pequeños (Fragmentación) Cada paquete contiene datos e info de control PDU (Protocol Data Unit) Encapsulación Info Control Ruteo y direccionamiento Paquetes son recibidos, almacenados temporalmente (en buffers) y retransmitidos al próximo nodo Almacenamiento y Retransmisión ( Store and forward ) 5

6 Diagrama Ventajas Eficiencia de Línea Unico enlace nodo a nodo puede ser usado por muchos paquetes a lo largo del tiempo Paquetes encolados y transmitidos tan rápido como sea posible. En conmutación por circuito, la capacidad temporal se reserva a priori. Conversión de Velocidad de Transmisión Cada estación se conecta al nodo local a su propia velocidad Nodos almacenan datos si necesita ajustar velocidades diferentes Paquetes son aceptados aún cuando la red está ocupada Entrega puede sufrir demoras (disminución de performance) Pueden usarse mecanísmos de prioridades 6

7 Técnicas de Conmutación Estaciones dividen grandes mensajes en paquetes Paquetes enviados secuencialemnte a la red Paquetes son manipulados en dos maneras Datagrama Circuito Virtual Datagrama Cada paquete manipulado en forma independiente Paquetes pueden tomar cualquier ruta Paquetes pueden arribar fuera de orden Paquetes pueden perderse El receptor deberá (o no) reordenar y/o recuperar paquetes perdidos. 7

8 Datagrama (Diagrama) Circuito Virtual Ruta establecida antes que se envíe un paquete. Paquetes de Call request y call accept para establecimiento de la conexión ( handshake ) Cada paquete contiene un identificador de circuito virtual (en lugar de una dirección destino) No se requiere decisión de ruteo para cada paquete Clear request para desconexión o terminación de circuito No existe un camino dedicado 8

9 Circuito Virtual (Diagrama) Circuitos Virtuales vs Datagrama Circuitos Virtuales Red puede proveer secuenciamiento y control de error Paquetes retransmitidos más rápidamente. No se realizan decisiones de ruteo Menos confiable Pérdida (caída) de un nodo pierde todos los circuitos a través de ese nodo. Datagrama No existe fase de establecimiento del circuito virtual Mejor si son pocos paquetes a transmitir Más flexible Ruteo puede ser usado para evitar congestión en ciertas porciones de la red. 9

10 Tamaño Paquete Conmutación por paquete vs. Circuito Performance (rendimiento) Retardo de propagación Tiempo de Transmisión Retardo de Nodo 10

11 Secuencia de Eventos (Temporal) Tabla comparativa Conmutación circuito Datagrama Circuitos Virtuales Ruta Dedicada Ruta NO dedicada Ruta NO dedicada Transmisión Datos Contínua Paquetes Paquetes No se almacenan mensajes Se pueden almacenar Se pueden almacenar Ruta establecida para toda la comunicación Retardo en establecimiento llamada. Señal de ocupado si el destino esta ocupado. Sobrecarga puede bloquear el establecimiento llamada. No existe retardo en llamadas establecidas. No existe conversión de velocidad Ruta para cada paquete Retardos intermedios (variables) Control de congestión Sobrecarga aumenta retardo de paquetes Existe conversión de velocidad Ruta establecida para toda la comunicación Retardo establecimiento llamada. Retardos intermedios. Notifica denegación de conexión. Sobrecarga puede bloquear establecimiento llamada. Aumenta retardo de paquetes. Existe conversión de velocidad Ancho de Banda Fijo Uso dinámico del A.B. Uso dinámico del A.B. No existen bits suplementarios (control) Bits suplementarios Bits suplementarios 11

12 X.25 Estándar que especifica interface entre una estación y una red de conmutación de paquetes Se especifica en tres niveles Capa Física X.21 ó RS-232 Capa de Enlace LAPB (Link Access Protocol Balanced) Capa o nivel de Paquete Establecimiento de circuitos virtuales Circuitos virtuales X.25 12

13 Encapsulación X.25 Frame Relay (Retransmisión de Tramas) X.25 protocolo de conmutación de paquetes Actualmente obsoleto por la sobrecarga de paquetes de control Frame Relay elimina al máximo el overhead de X.25 Desarrollo previo a ATM y con base instalada más grande. ATM pensado para redes de muy alta velocidad. 13

14 Frame Relay - X.25 X.25: Paquetes de control de llamada (establecimiento/liberación circuitos) son in-band Multiplexación de circuitos virtuales en capa 3 Capa 2 y 3 incluyen control de flujo y de errores. Overhead considerable No apropiado para sistemas actuales de alta confiabilidad Frame Relay X.25 Control de llamada realizada en conexión lógica distinta de datos. Multiplexados y conmutación en capa 2. Elimina una capa de procesamiento No existe control de error y flujo Si existe, se realiza en un nivel más alto No existe ACK entre tramas de datos (salvo que se genere en niveles superiores) 14

15 Ventajas y Desventajas Pérdida de enlace por error del mismo o problema de control de flujo Confiabilidad actual de red de transmisión prácticamente elimina este problema. Proceso de comunicación simplificado a un mínimo Menor retardo Mayor throughput (rendimiento) ITU-T recomienda frame relay hasta 2Mbps (existen implementaciones de mayor velocidad) Arquitectura Protocolo Frame Relay 15

16 Plano de Control Responsable de establecimiento y liberación de conexiones lógicas Canal lógico separado de datos (out-band) Capa de Enlace ( Data link ) LAPD (Q.921) (parecido a HDLC) Control de enlace confiable Control de error y flujo Usado para transporte de mensajes de señalización de control (Q.933) Plano Usuario Transferencia de información entre extremos (usuarios finales) LAPF (Link Access Procedure for Frame Mode Bearer Services) (Q.922) LAPF es el protocolo para la transferencia real de información entre usuarios finales Delimitación de Trama Multiplexaxión y Demultiplexacion de trama usando campo de direcciones. Asegura número de octetos correctos en la trama (problema de inserción y extracción de ceros) Asegura tamaño de trama (ni más larga ni más corta) Detección de errores de transmisión (incluye FCS de 2 bytes) Control de congestión 16

17 Trama (LAPF) Observaciones Solo hay un tipo de trama, para datos de usuario. No hay tramas de control. No hay posibilidades de usar señalización en banda. No es posible el control de flujo ni de error, ya que no hay números de secuencia. El campo de dirección normalmente tiene 2 bytes (pero se permiten 3 ó 4 también). El campo información tiene normalmente menos de 4096 bytes (un CRC de 2 bytes no puede garantizar la detección de errores para campos de información de más de 4096 bytes) 17

18 DLCI Las direcciones en Frame Relay se denominan DLCI (Data Link Connection Identifiers). Una DLCI identifica un vínculo de datos y tiene 10 bits de largo, lo cual significa que existen 1024 posibles DLCIs en un vínculo. (También puede tener 17 ó 24 bits). DLCI cumple el mismo propósito que el nro. de VC en X.25, permitiendo que múltiples conexiones FR sean multiplexadas por un único canal físico. La longitud del campo de dirección está determinada por los bits EA de extensión de dirección. DLCI Los DLCI tienen significado local únicamente y pueden ser reusados en la misma red. Por ejemplo un vínculo desde Tucumán a Salta puede tener el DLCI 10, mientras que ese mismo vínculo puede tener el DLCI 2 desde Salta a Tucumán. Ejemplo 18

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