Redes WAN. Introducción a las redes WAN. Esteban De La Fuente Rubio esteban@delaf.cl L A TEX. 12 abr Universidad Andrés Bello

Transcripción

1 Introducción a las redes WAN esteban@delaf.cl L A TEX Universidad Andrés Bello 12 abr 2011

2 Tabla de contenidos 1 En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO 2 Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN 3

3 Qué es una red wan? En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Una red wan corresponde una red que cubre áreas geográficas que van desde países hasta continentes. La red mundial es considerada a veces como una red WAN, pero dependiendo de l bibliografía también puede encontrarse como red GAN. Una WAN conectará redes LAN o MAN con otras. Una empresa, o usuario, deberá acceder a una red WAN mediante un proveedor de servicio, comúnmente un ISP.

4 Por qué utilizarlas? En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Necesidad de comunicación entre usuarios de distintas ciudades/países. Transmisión de datos entre lugares fuera del dominio de la LAN de una empresa. Acceso a información ubicada en lugares remotos. Acceso a servicios de la red. Etc.

5 En las empresas En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO A medida que se expanden las empresas van creando nuevas redes LAN. Estas redes LAN estarán, en el mayor de los casos, ubicadas en lugares geográficos diferentes. Una red WAN unirá las redes LAN de la empresa permitiendo a los empleados trabajar conjuntamente. Por lo tanto una red WAN no solo será, sino también lo será una red privada que funcione sobre algún proveedor.

6 En las empresas (2) En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Figura: Empresa y su red WAN

7 En los hogares En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO En los hogares la red WAN nos permitirá el acceso a información de interés personal. Podremos acceder así a contenidos ubicados en a través de nuestro proveedor.

8 Modelo 3 capas En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Para definir la estructura de la red WAN podemos utilizar el módelo de jerárquico de 3 capas: Núcleo (backbone). Distribución. Acceso.

9 Modelo 3 capas (2) En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Figura: Modelo de 3 capas

10 Arquitectura empresarial CISCO En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Cisco define una arquitectura WAN de la siguiente forma: Arquitectura de campus: grupo de LAN conectadas entre sí en una misma ubicación geográfica Arquitectura de extremo: servicios ofrecidos fuera de la red de la empresa.

11 Arquitectura empresarial CISCO (2) En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Arquitectura de sucursal: destinado a aquellas oficinas ubicadas fuera del lugar geográfico principal. Arquitectura de centro de datos: destinada al datacenter de la empresa. Arquitectura de trabajadores a distancia: ofrecido a aquellos trabajadores que se conectan de forma remota a la red de la empresa.

12 Arquitectura empresarial CISCO (3) En las empresas En los hogares Modelo 3 capas Arquitectura empresarial CISCO Figura: Arquitectura empresarial CISCO

13 WAN Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Capa 1: Conexiones eléctricas. Mecánicas. Operativas. Funcionales.

14 WAN (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Capa 2: Encapsulación de datos. Mecanismos de transferencia de las tramas. Tecnologías como: Frame Relay o ATM.

15 WAN (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Capas involucradas en redes WAN

16 Terminología Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Equipo local del cliente (CPE, Customer Premises Equipment): dispositivos y cableado interno en las dependencias del cliente. Equipo de comunicación de datos (DCE, Data Communications Equipment): provee de una interfaz para conectar clientes a un enlace de comunicación desde el bucle local a la WAN (ej: modem).

17 Terminología (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Equipo terminal de datos (DTE, Data Terminal Equipment): dispositivos del cliente que pasan los datos al DCE (ej: computador). Punto de demarcación: lugar lógico donde se separan los equipos del cliente de los equipos del proveedor. Bucle local: cableado telefónico o fibra que conecta el CPE a la CO. Oficina central (CO, Central Office): instalaciones del proveedor, extremo del bucle local, comunicado con otras oficinas mediante fibra de largo alcance.

18 Terminología (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Terminología en redes WAN

19 Dispositivos Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Módem: transforma una señal de moduladora a portadora y viceversa. CSU/DSU, channel service unit y data service unit: proporcionan terminación, corrección de errores, supervisión de la ĺınea digital y conversión de las tramas de la ĺınea portadora digital (ej T1 o T3) en tramas que la LAN comprenda. Servidor de acceso: permite conectar a usuarios de marcación (ej: modems dial-up).

20 Dispositivos Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Switch WAN: equipos para conmutar tráfico WAN (ej: Frame Relay, ATM o X.25). Router: proporciona una interfaz para acceder a la WAN, dependiendo de la interfaz puede ser necesario un dispositivo CSU/DSU o modem externo. Router núcleo: ubicado en el backbone, funciona a altas velocidades y con los protocolos de enrutamiento de la WAN.

21 Dispositivos (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Dispositivos en redes WAN

22 Estándares de la capa física Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Protocolos DTE/DCE: EIA/TIA-232 EIA/TIA-449/530 EIA/TIA-612/613 V.35 X.21

23 Protocolos de enlace de datos Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Se requieren protocolos de la capa de enlace de datos que utilizarán los servicios provistos por la capa física y atenderán los requerimientos de la capa de red. Como se encapsularán los datos para su transmisión. Que mecanismos de transferencia para las tramas se utilizarán.

24 Protocolos de enlace de datos (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Algunos protocolos de enlace de datos: HDLC PPP Frame Relay ATM

25 Protocolos de enlace de datos (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Protocolos enlaces de datos

26 Encapsulación Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Se crea una trama de capa 2 con los datos de la capa 3. Trama dependerá del protocolo de capa 2 utilizado. Se debe configurar en los equipos el protocolo a utilizar.

27 Encapsulación (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Trama capa 2: Señaladores de 8 bits. Dirección 1 o 2 bits (no utiliado en enlaces punto a punto). Control 1 byte. PPP y Cisco HDLC agregan el campo protocolo que tendrá el protocolo de capa de red de los datos encapsulados.

28 Encapsulación (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Encapsulación

29 Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN En estas redes se establece un canal dedicado entre los puntos que transiferen datos. Ej: red de telefonía tradicional, para transmisión de voz o datos. Son una forma cara de transferir datos.

30 (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Tecnologías que utilizan conmutación de circuitos: PSTN ISDN

31 (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura:

32 Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Se divide el tráfico en paquetes. Los paquetes no necesariamente siguen el mismo camino. Paquetes de diferentes origenes pueden ocupar el mismo canal. Habrán colas en aquellos nodos donde muchos paquetes deseen cruzar. Menores costos al transmitir datos.

33 onmutación de paquetes (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Tecnologías que utilizan conmutación de paquetes: X.25 Frame Relay ATM

34 (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Métodos para determinar la ruta: Sin conexión (información de direccionamiento). Orientado a la conexión (identificador).

35 (4) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura:

36 Circuitos virtuales Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Redes conmutadas por paquetes orientadas a la conexión establecen circuitos virtuales entre dos dispositivos de red para realizar la transferencia de datos. Existen 2 tipos de circuitos virtuales: Circuito virtual permanente (PVC). Circuito virtual conmutado (SVC).

37 Circuitos virtuales (2) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Circuito virtual permanente: Existe una tabla de rutas fijas para cada identificador de conexión. Paquetes irán siempre por el mismo circuito virtual. Identificador fijo y asignado por el proveedor. Los PVC reducen el uso del ancho de banda relacionado con el establecimiento y la terminación de los VC Aumentan los costos debido a la disponibilidad constante del circuito virtual.

38 Circuitos virtuales (3) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Circuito virtual conmutado: Circuitos virtuales que se establecen dinámicamente y terminan cuando se completa la transmisión. La comunicación a través de un SVC consta de tres fases: establecimiento del circuito, transferencia de datos y terminación del circuito. Los SVC se utilizan en situaciones en las que la transmisión de datos entre los dispositivos es intermitente.

39 Circuitos virtuales (4) Capa física Capa enlace de datos Conmutación WAN Figura: Circuitos virtuales

40 Figura:

41 Líneas arrendadas Enlce punto a punto. Rutas de comunicación preestablecidas. Precio depende de velocidad y distancias. Más caros que otras tecnologías.

42 Líneas arrendadas (2) Se requiere un puerto serial en el router por cada enlace. Además un equipo CSU/DSU (incorporado al router o externo). Ventajas en casos de alta disponibilidad y bajas latencias. Desventajas ya que el enlace no necesariamente estará ocupado el 100 % del tiempo.

43 Conexión telefónica analógica Ocupa la red telefónica para el intercambio de datos computacionales. Transferencia de datos de bajo volumen e intermitentes. Utiliza el bucle local telefónico de cobre del proveedor. Líneas telefónicas no transportan datos digitales (distinto a binario).

44 Conexión telefónica analógica (2) Figura: Señales digitales

45 Conexión telefónica analógica (3) Red telefónica no diseñada para transportar datos, ancho de banda bajo: 300 Hz a 3400 Hz. Límite de velocidad a 56 kbps. Modem modula y demodula la señal que se desea transmitir/recibir. Tarea Averiguar en que consisten las armónicas de una señal, y como se relacionan con las señales digitales.

46 Conexión telefónica analógica (4) Tipos de modulación: Desplazamiento de amplitud (ASK): misma frecuencia, misma fase, cambia amplitud de la señal. Desplazamiento de frecuencia (FSK): misma amplitud, cambia frecuencia de la señal. Desplzamiento de fase (PSK): misma amplitud, misma frecuencia, cambia la fase de la señal

47 Conexión telefónica analógica (5) Figura: Modulación

48 Conexión telefónica analógica (6) Modular mediante ASK la señal binaria utilizando: 0 = amplitud 1 1 = amplitud 3

49 Conexión telefónica analógica (7) Figura: modulado con ASK

50 Conexión telefónica analógica (8) Conexión adecuada para intercambio bajo de datos. Usado para trabajos automáticos de noche. Tecnología barata. Valor de acuerdo a la hora del día y duración de la llamada. Normas utilizadas V.22 a V.90.

51 Conexión telefónica analógica (9) Figura: Conexión telefónica analógica

52 Red digital de servicios integrados ISDN permite transportar voz y datos en la misma ĺınea mediante señales digitales. Señales son transmitidas usando TDM. El bucle local se convierte en una conexión digital TDM.

53 Red digital de servicios integrados (2) Figura: TDM: Multiplexación por división temporal

54 Red digital de servicios integrados (3) Canales: B: voz o datos. D: configuración y control de llamadas.

55 Red digital de servicios integrados (4) Tipos de interfaces: Acceso básico: 2B + 1D Acceso primario: E1: 30B(64) + 1D(64) + sincronización (64) T1: 23B(64) + 1D(64) + sincronización (8)

56 Red digital de servicios integrados (5) Figura: T1 y E1

57 Red digital de servicios integrados (6) Figura: Portadora T1

58 Red digital de servicios integrados (7) Establecimiento de llamada menor a un segundo. Tarifas según cantidad de canales. Capacidad canal B mayor que enlaces por módem analógico. Más velocidad implica más canales y su multiplexación.

59 Red digital de servicios integrados (8) Figura: Multiplexación de portadoras

60 Red digital de servicios integrados (9) Figura: Red digital de servicios integrados

61 X25 Bajo costo. Bajo ancho de banda. Alta latencia. Utilizado en transacciones intermitentes y de poco tráfico.

62 X25 (2) Velocidades teóricas de 2400 bps a 2 Mbps. Redes públicas 64 kbps. Funciona en capa 2 y 3. Tecnología reemplazada por otras como Frame Relay, ATM y ADSL.

63 X25 (3) Figura: X25

64 Frame relay Protocolo sencillo que funciona en capa 2 (versus X25). No realiza control de errores. Baja latencia. Velocidades de 4 Mbps o mayores según proveedor.

65 Frame relay (2) Se utilizan circuitos virtuales para la transmisión de los datos. El circuito virtual se identifica mediante un DLCI. En general son conexiónes mediante circuitos virtuales permanentes. Por lo anterior se deben definir conversiones de DLCI a rutas para los circuitos cuando se configura.

66 Frame relay (3) Figura: Frame relay

67 Frame relay (4) Conectividad permanente (orientado a la conexión). Infraestructura compartida. Permite transportar voz y datos. Se requiere solo una interfaz, independiente de los circuitos virtuales existentes.

68 Frame relay (5) Consideraciones: Tramas se envian de forma ordenada (mismo circuito). CIR: Ancho de banda contratado en un determinado tiempo. Se podrá utilizar mayor ancho de banda del contratado. Útil con tráfico que es en ráfagaz.

69 Frame relay (6) Figura: Relación CIR y tramas

70 ATM Modo de transferencia asíncrona (ATM). Capaz de transferir voz, video y datos. Arquitectura basada en celdas. Longitud de las celdas dijas a 53 bytes.

71 ATM (2) Figura: Celda ATM

72 ATM (3) Cabecera de la celda: GFC: en NNI se utiliza para extender el campo VPI, en UNI no se utiliza (originalmente era para gestión de tráfico). VPI: identificador de ruta virtual. VCI: identificador de circuito virtual. PT: tipo de datos de la celda (si bien son datos de usuario o control). CL o CLP: bit activo la celda será posiblemente descartada. HEC: código de detección de error en la cabecera. Tarea Averigurar que son NNI y UNI

73 ATM (4) Celdas pequeñas ayudan a la transmisión de voz y/o video. Se requiere más procesamiento para rearmar datos de red y más ancho de banda. Soporta velocidades T1/E1 hacia arriba llegando por lo menos hasta enlaces de 622 Mbps. Utiliza PVC y SVC, siendo los primeros comunes en las redes WAN. Se pueden transportar varios circuitos virtuales por una misma ĺınea.

74 ATM Figura: ATM

75 xdsl Tecnología de conexión permanente. Utiliza ĺıneas telefónicas de cobre. Se pueden multiplezar en un único enlace varias ĺıneas para obtener velocidades mayores. Tecnologías: HDSL, ADSL, VDSL y SDSL. Diseñada inicialmente para operar a velocidades de hasta 8 Mbps.

76 xdsl (2) DSL funciona transmitiendo los datos a frecuencias mayores que la voz. A mayor distancia, menor velocidad. A menor diametro del cable, menor velocidad.

77 xdsl (3) Figura: Distribución de frecuencias en xdsl

78 xdsl (4) Figura: DSL

79 Cable modem Se utiliza el cable que distribuye señal de televisión. Se reservan frecuencias de canales para anchos de banda de subida y bajada. Conexión permanente. Suscriptores locales comparten el mismo ancho de banda del cable.

80 Cable modem (2) Figura: Cable modem

81 Cable modem (3) Figura: Conexión cliente proveedor

82 Wireless Utiliza espectro de frecuencia sin licenciar para enviar y recibir datos. Tecnologías: a/b/g: máxima velovidad a 54 Mbps n: máxima velocidad 600 Mbps : máxima velocidad 75 Mbps. satelital. celular.

83 Wireless Elimina cables. Fácil llegar a terrenos rurales. Muy afecta a ruido y/o obstaculos. Menores velocidades. Mayores precauciones con la seguridad.

84 Wireless Figura:

85 Elección de la conexión WAN Cuál es el propósito de la WAN? Cuál es el alcance geográfico? Cuáles son los requisitos de tráfico? La WAN debe utilizar una infraestructura privada o pública? Para una WAN privada, debe utilizarse una red dedicada o conmutada? Para una WAN pública, qué tipo de acceso VPN se necesita? Qué opciones de conexión están disponibles a nivel local? Cuál es el costo de las opciones de conexión disponibles?