1. Redes y Servicios Telemáticos
Curso 2007/08
Arquitectura de redes
José Carlos López Ardao

2. 2
Modelo de arquitectura genérico
En cualquier modelo de arquitectura, los distintos niveles pueden
agruparse, de forma genérica, en tres partes:
Aplicación: Encargada de los problemas relacionados con los programas de
aplicación concretos (servicios telemáticos), que dan servicio a los
usuarios. Como es obvio, esta parte es extremo a extremo y sólo reside
en los terminales (hosts)
Transporte: Su misión es doble:
Facilitar una interfaz de programación común a las aplicaciones (API) para
permitir que éstas se comuniquen con otras en sistemas remotos, con
independencia de la la Red de Comunicaciones subyacente.
Facilitar a las aplicaciones aquella funcionalidad adicional necesaria no
presente en la Red de Comunicaciones: La tendencia actual es diseñar redes
eficientes con la funcionalidad mínima necesaria. El resto de funcionalidades
comunes que puedan necesitar las aplicaciones deben hallarse en los hosts. El
caso tradicional y más habitual es el de la fiabilidad extremo a extremo
Red de Comunicaciones: Encargada de los problemas relacionados con la
comunicación de datos a bajo nivel: encaminamiento, control de
congestión, errores de transmisión, MAC (en el caso de LANs), interfaz
física, etc. Es la única parte existente en los nodos de conmutación,
aunque obviamente también debe existir en los hosts.

3. 3
Un problema de comunicación
De Carlos@A HOLA HOLA
a Juan@B
De Carlos@A
Vence time-out
➜ Retransmisión
C-J HOLA C-J HOLA
Tx.fiable
de A a B Memoria llena OK De A
➜ Descarte!!!
Comprobación ACK 5
5 C-J HOLA Redundancia 5 C-J HOLA
➜ ERROR!
De A a B De A
9
7 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA
7 9 B 5 C-J HOLA
7 9 B 5 C-J HOLA
A B
⇐ ACK 7 ⇐ ACK 7
Redundancia y Dir. destino
Vence time-out
Nº Secuencia ➜ Retransmisión
Nuevo nº secuencia

4. 4
Un problema de comunicación
De Carlos@A HOLA HOLA
a Juan@B
De Carlos@A
C-J HOLA C-J HOLA
Tx.fiable
de A a B OK De A
5 C-J HOLA 5 C-J HOLA
De A a B De A
9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA
A B

5. 5
El modelo de arquitectura OSI
En 1983, ISO (International Standards Organization) y CCITT (ahora
ITU-T) publican el Modelo de Referencia OSI (Open Systems
Interconnection), con el objetivo de servir como modelo de arquitectura
normalizado en el diseño y desarrollo de redes y servicios telemáticos.
Aunque el objetivo de OSI no fue nunca la definición o detalle de
protocolos, los escasos protocolos desarrollados conformes a OSI
tuvieron una repercusión bastante limitada (prácticamente nula en la
actualidad). Las razones son simples:
OSI no ha podido nunca con TCP/IP: El crecimiento de Internet y TCP/IP se
disparó en 1993 con el WWW, atrayendo a millones de usuarios de todos los
ámbitos (100K en 1980, 30M en 1994 y 800M hoy)
Los grandes fabricantes (IBM y DEC) se niegan a abandonar su porción del
mercado (bancos y grandes compañías), manteniendo actualmente una todavía
considerable base instalada de arquitecturas SNA y DECNET. Sus esfuerzos
se centraron en permitir la interoperabilidad entre sus arquitecturas y TCP/IP
y nunca en migrar a OSI
No obstante, OSI representa el único esfuerzo realizado en definir,
especificar y normalizar completamente un modelo de arquitectura. Por
ello, su terminología y algunas de sus ideas son habitualmente utilizadas
por los diseñadores y desarrolladores de protocolos de comunicaciones

6. 6
Terminología de arquitecturas de red (I)
Entidad: Elemento software (proceso) o hardware (tarjeta, chip)
que se comunica con otros análogos (del mismo nivel) siguiendo las
reglas y formatos de un protocolo ⇒ Comunicación horizontal
Servicio: Es la funcionalidad ofrecida al nivel superior, objetivo
de la comunicación horizontal
Para que dos entidades se puedan comunicar horizontalmente
deben hacerlo, a su vez, mediante el servicio ofrecido por el nivel
inferior ⇒ Comunicación vertical
Este concepto se extiende hasta alcanzar el nivel más bajo (nivel
físico), encargado de la simple transmisión de bits
La comunicación vertical se realiza a través de la interfaz
definida mediante las primitivas del servicio (que pueden verse
como un tipo especial de llamadas al sistema con parámetros)
Las entidades usuarias de un servicio se identifican ante el
proveedor mediante el punto de acceso al servicio (SAP)

7. 7
Un problema de comunicación
De Carlos@A HOLA HOLA
a Juan@B
De Carlos@A
Comunicación horizontal (“virtual”) ➜ Protocolo
C-J HOLA C-J HOLA
Tx.fiable
de A a B OK De A
5 C-J HOLA 5 C-J HOLA
Comunicación vertical (“real”) ➜ Interfaz
De A a B De A
9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA 9 B 5 C-J HOLA
A B

8. Comunicación entre usuario y proveedor 8
de un servicio de nivel N
N-SDU N-SDU
Nivel N+1 Protocolo nivel N+1
(N+1)-PDU (N+1)-PDU
+ ICI + ICI
N-SAP Interfaz N-SAP
Cabecera (N+1)-PDU Cabecera (N+1)-PDU
Nivel N
Protocolo nivel N
N-PDU N-PDU
Proveedor del servicio de nivel N
El protocolo regula el intercambio “horizontal” de PDUs (Protocol Data Units) entre entidades
análogas
La interfaz del servicio define el intercambio “vertical” de SDUs (Service Data Units) entre la
entidad usuaria y la proveedora del servicio
Una PDU consta del campo de datos (SDU recibida del nivel superior) más una cabecera (información
de control del protocolo) que consta, en parte, de información de control de la interfaz pasada desde
el nivel superior (el SAP destino, por ejemplo)
La entidad remota procesa la cabecera de la PDU recibida para ejecutar el protocolo y, si procede,
entregar la SDU (el campo de datos) a la entidad de nivel superior identificada por el SAP destino
contenido en la cabecera

9. 9
Terminología de arquitecturas de red: Resumen
Servicio: Define la funcionalidad que una entidad de
cierto nivel espera recibir de otra entidad proveedora
del nivel inferior
Interfaz del servicio: Define y regula el intercambio
“vertical” de datos (SDUs) e información de control
entre una entidad usuaria y otra entidad proveedora
del nivel inferior.
Protocolo: Define el formato y la secuencia de
mensajes (PDUs) intercambiados “horizontalmente”
entre dos entidades análogas para dar el servicio
esperado, así como las acciones que se deben tomar
tras el envío/recepción de un mensaje u otro evento. La
PDU comprende la SDU recibida del nivel superior
(comúnmente, los “datos”) y la información de control
del protocolo (comúnmente, “cabecera” o “overhead”)

10. 10
Encapsulado de PDUs
Un protocolo no interpreta ni usa la información
contenida en el campo de datos (la PDU del nivel
superior). Se dice que la PDU se halla encapsulada en
otra PDU de nivel inferior
Una entidad sólo está interesada en la correcta
ejecución del servicio de nivel inferior requerido para
transferir sus PDUs a otra entidad análoga remota,
siendo irrelevantes los detalles de implementación del
protocolo
➜ El encapsulado limita el ámbito de dependencias entre
niveles adyacentes a:
la definición del servicio y
el intercambio de información a través de la interfaz

11. 11
Los niveles del modelo OSI: Aplicación
7.- Aplicación: Protocolos requeridos por aplicaciones
que involucran comunicaciones (servicios telemáticos)
transferencia de ficheros (FTP),
correo electrónico (SMTP, MIME),
terminal virtual o acceso remoto (TELNET),
servicio de nombres (DNS),
gestión de red (SNMP),
WWW (HTTP), etc.
6.- Presentación: Incluye todas las funciones de
manipulación de los datos previas a su envío/recepción
por parte de las aplicaciones:
Representación datos independiente de la máquina
Criptografía, Compresión, etc.
5.- Sesión: Permite que usuarios en diferentes
máquinas establezcan sesiones entre ellos. Las sesiones
ofrecen varios servicios como el control del diálogo, o
la sincronización de datos (para evitar retransmisiones
masivas de datos en caso de pérdida de la
comunicación)

12. 12
Los niveles del modelo OSI: Transporte
4.- Transporte:
Se encarga de facilitar una interfaz común a
las aplicaciones (API) que oculta los detalles de
la la red de comunicaciones subyacente
Adicionalmente ofrece a las aplicaciones
funcionalidad adicional no presente en la red de
comunicaciones. Algunas facilidades
implementadas tradicional y típicamente en
este nivel son:
Fiabilidad extremo a extremo
Control del flujo
Control de congestión mediante realimentación y
control del flujo

13. Los niveles del modelo OSI: Red de 13
comunicaciones
3.- Red: Su misión es controlar la operación de la red de comunicaciones:
Direccionamiento global uniforme
Encaminamiento
Control de congestión en la red
Fiabilidad extremo a extremo en el caso de una red fiable (actualmente se realiza
casi exclusivamente en transporte)
2.- Enlace: Su función básica es transferir paquetes del nivel de Red
encapsulados en una trama física (delimitación de trama) sobre un enlace entre
dos nodos adyacentes.
Se ocupa adicionalmente de la detección (y/o corrección) de errores de
transmisión. En el caso de servicio fiable garantiza la transmisión fiable y libre
de errores de tramas a través del enlace mediante técnicas ARQ, raras veces
usado en enlaces con BER bajas.
Si el enlace es compartido (caso de las LANs), OSI asigna las funciones
anteriores a un subnivel superior denominado LLC (Logical Link Control ),
mientras el control de acceso al medio y el direccionamiento a nivel de enlace
son las funciones del nivel inferior denominado MAC (Medium Access Control ).
1.- Físico: Se encarga de la transmisión de bits sobre un canal de
comunicación y de los problemas relacionados:
de tipo eléctrico (voltajes, codificación de línea, etc.)
de tipo mecánico (conectores)
de procedimiento (señales a intercambiar, asignación de pines, etc.)

14. 14
La arquitectura de Internet (TCP/IP)
La arquitectura de Internet (también llamada
arquitectura TCP/IP por sus dos principales protocolos)
no puede verse realmente como un modelo de arquitectura
sino como una colección de protocolos interrelacionados
En cualquier caso, la arquitectura de Internet admite una
representación por niveles:
Aplicación: Se correspondería con los niveles OSI 5 a 7
Transporte: La capa OSI fue tomada prácticamente de Internet,
donde destacan dos protocolos:
• TCP: fiabilidad extremo a extremo, orientado a flujo
• UDP: protocolo simple, no fiable, orientado a mensaje y no secuencial
Red o internet: Equivale básicamente al nivel de Red OSI.
Protocolo IP
Enlace: La arquitectura de Internet da entera libertad al diseño
de la infraestructura de comunicaciones entre entidades IP (hosts
y routers), lo que equivaldría al nivel de enlace de OSI. Ésta
comunicación puede realizarse no sólo sobre enlaces o LANs de
cualquier tipo, sino también sobre otras redes subyacentes (ATM,
FR, X.25 o Ethernet conmutada)
Físico: Equivalente a OSI

15. 15
El nivel de enlace en Internet
La tendencia actual en el diseño de redes se centra en
concentrar en un único nivel las funciones estrictamente
imprescindibles de los niveles 2 y 3 (direccionamiento,
encaminamiento, conmutación, detección de errores)
dando lugar a la denominada “conmutación de nivel 2”.
Ejs.: ATM, Frame-Relay, Ethernet conmutada
Dada la preeminencia de IP como protocolo de Red y la
omnipresencia de la conmutación de nivel 2, el concepto
tradicional del nivel de enlace de OSI ha evolucionado
ampliándose para referirse a cualquier tecnología de
enlace o red subyacente utilizada para enviar paquetes IP
Otros nombres dados al nivel de enlace en Internet son
“interfaz de red”, “red subyacente” o “red física” (frente
a “red software” como IP)

16. 16
La arquitectura de Internet (TCP/IP)
HTTP, SMTP, FTP, etc.
Aplicación Aplicación
TCP, UDP
Transporte Transporte
IP IP
Red (IP) Red (IP) Red (IP)
Enlace (Red 1) Enlace Enlace
(Red 1) (Red 2) Enlace (Red 2)
Físico Físico
Físico (Red 1) (Red 1) (Red 2) Físico (Red 2)
Host A Router IP Host B
Enlace
Enlace
(Red 2)
RED 1
(Red 1)
Físico
RED 2
Físico
(Red 2)
(Red 1)
SWITCH
SWITCH

17. 17
Direcciones de red y físicas
Cada interfaz de red en Internet (en un host o router) dispone de
dos direcciones únicas:
Una dirección física:
Usada para comunicar dos interfaces en la misma red física (LAN o
WAN)
En el caso de LANs ➜ Direcciones MAC (48 bits)
• Administradas por IEEE: 24 primeros bits asignados a fabricantes que
aseguran unicidad
• Grabada por el fabricante del hardware en su ROM ➜ no configurable
• Direccionamiento plano (sin estructura jerárquica) ➜ portabilidad (una
tarjeta LAN puede moverse de una LAN a otra)
Una dirección de red:
Usada por el protocolo de red (para encaminamiento) y las
aplicaciones (para identificación de sistemas finales)
En el caso de IP ➜ Direcciones IP (32 bits en IPv4)
• Administradas por ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and
Numbers): prefijos de longitud variable asignados a sistemas autónomos
• Configurable por el administrador de un sistema autónomo dentro del
rango asignado
• Direccionamiento jerárquico (similar a los números de teléfono) ➜ no
portabilidad (la dirección IP de una máquina depende en general de la red
física en que se ubica)
Analogía: Dir. física es como DNI y dir. de red es como dir. postal

18. 18
Resolución de direcciones
El paquete IP se ha de enviar en una trama con una
dirección física de destino. Dada la dirección IP destino,
la entidad IP origen ha de saber a qué dirección física
corresponde para solicitar su envío a la red física
Algunas soluciones empleadas para resolver el problema de
la resolución de direcciones son las siguientes:
Construir manualmente una tabla estática de
equivalencias. Ej.: RDSI, X.25, FR, ATM
Crear una tabla dinámica que se mantiene de forma
automática en un servidor en el que se registra cada
equipo. Ej.: ATM
Enviar una pregunta broadcast a la red física para
localizar al propietario de la dirección de red buscada.
Sólo es factible en redes que permiten broadcast, como
por ejemplo las LANs. El protocolo usado para ello es
ARP (Address Resolution Protocol)

19. 19
ARP (Address Resolution Protocol)
El protocolo ARP (RFC 826) es usado por IP para
obtener la dirección física que corresponde a cada
dirección IP
ARP mantiene una tabla caché que contiene la
correspondencia entre pares de dirs. IP y física. La tabla
también contiene un campo que indica el instante de
actualización de cada entrada, de forma que
transcurrido cierto tiempo (típico 20 min.) ésta es
borrada para permitir reconfiguración
Si la dirección física buscada no está en la tabla, el
cliente ARP intenta comunicarse con el servidor ubicado
en la máquina de dicha dirección física:
El cliente envía una trama de difusión (broadcast) sobre la red
subyacente (en el caso de LANs, dir. MAC destino todo unos)
Si la máquina existe en la red física y el servidor se está
ejecutando, éste contesta directamente a la MAC del cliente,
facilitándole su propia MAC, la buscada.

20. 20
Direccionamiento de entidades en Internet:
Multiplexación y demultiplexación
http://I2/index.html
APDU (mensaje) ➜ GET index.html
FTP HTTP HTTPd FTPd
send_TP(I1:TCP(6):10, I2:TCP(6):80, APDU)
10 80 21
recv_TP(&IP_or,&IP_dest,&puerto_or, 80, &APDU)
TPDU (segmento) ➜ 10 80 APDU
UDP TCP TCP UDP
send_IP(I1, I2, TCP(6), TPDU)
17 6 6 17
recv_IP(&IP_or,&IP_des, TCP(6), &TPDU)
NPDU
¿I2? (paquete) ➜ I2 I1 6 Segmento TCP (TPDU)
I1 ARP IP IP ARPd I2
M2 send_eth(M1, M2, 0x800, NPDU)
0x0806 0x0800 0x0806
0x0800 recv_eth(&MAC_or,&MAC_des,0x800,&NPDU)
Trama Ethernet ➜
M2 M1 0x800 Paquete IP (NPDU)
M1 M2
ETH0 ETH0
Switch Ethernet

21. 21
Direccionamiento de entidades en Internet:
Multiplexación y demultiplexación
Protocolo Dirección de red IP (única en el mundo)
Puerto (16 bits)
(8 bits) (32 bits IPv4)
Ejs.: 21 FTP, 23 TELNET, Ejs.: 6 TCP, 17 UDP,
25 SMTP, 80 HTTP 1 ICMP, 89 OSPF
Dirección de transporte (NSAP) ARP
Socket/Dirección de aplicación (TSAP)
Protocolo Dirección física (única en el mundo)
de red (MAC, ATM, FR, X.25, etc.)
Hasta 8 octetos en IEEE 802.2
2 octetos en Ethernet Dir. MAC de 48 bits en LANs
(Ejs.0x0800 IP, 0x0806 ARP) (IEEE 802.3,4,5,6,11 y FDDI)
Dirección de enlace (LSAP)

22. Direccionamiento de entidades en Internet:
22
Uso de IP y ARP con un router
http://I4/index.html
Paquete IP ➜ I4 I1 6 10 80 GET index.html
Tramas Ethernet
HTTP FF M1 0x806 ARP ¿I2? HTTPd
10 M2 M1 0x800 Paquete IP 80
FF M3 0x806 ARP ¿I4?
TCP M4 M3 0x800 Paquete IP TCP
6
Router IP 6
¿I4?
¿I2? M4
I2 I3
I1 ARP IP IP ARP ARPd IP I4
M2 ARPd
800h 806h 800h 806h 0x0806
806h 800h 0x0800
M4
M2 ETH1 M3
M1 ETH0
ETH0 ETH0
Switch Ethernet
Switch Ethernet
Tabla encaminamiento Router
Sig. Salto a I4 ➜ I4 (ETH1)
Tabla encaminamiento I1
Tabla encaminamiento I1
Sig. Salto a I4 ➜ Router I2
Sig. Salto a ➜ Router I2
(ETH0)

23. 23
Tipos de servicios: Repaso
Dependiendo de la forma en que se accede al servicio a través de la
interfaz, éstos se clasifican en servicios orientados a conexión (SOC) y
servicios sin conexión (SSC)
Un servicio orientado a conexión (SOC) posee tres fases:
Establecimiento de una conexión entre las entidades usuarias remotas,
identificadas por sus SAPs.
• Inicialización de la información de estado.
• Posible negociación parámetros conexión: tamaños máx. mensajes, QoS esperada, etc.
• Posible reserva y asignación de recursos a la conexión
Mantenimiento de la conexión: Transferencia de datos. Al mantenerse
información de estado relativa a la conexión, basta con indicar a través de la
interfaz el identificador de la conexión
Liberación de la conexión y, si fuera el caso, de los recursos asignados a ésta
Por contra, en un servicio sin conexión (SSC):
No se establece conexión alguna. Las unidades de datos son autocontenidas y
se envían de forma independiente entre dos SAPs remotos
Carece de sentido negociar parámetros o reservar recursos de forma
individual para unidades de datos independientes
La ausencia de información de estado obliga a intercambiar a través de la
interfaz toda la información de direccionamiento de las entidades origen y
destino

24. 24
Primitivas de servicio
SOC
id_conn = listen(&SAP origen, SAP destino)
id_conn = connect(SAP origen, SAP destino, opciones
conexión)
send(id_conn, &datos, long_datos) ...
recv(&id_conn, &búfer, long_búfer) ...
disconnect(id_conn)
SSC
send(SAP origen, SAP destino, &datos, long_datos,
opciones mensaje) ...
recv(&SAP origen, SAP destino, &búfer, long_búfer) ...

25. El servicio en el nivel de Red

26. 26
El Servicio del nivel de Red: Repaso
El servicio ofrecido por el nivel de Red al nivel de
Transporte debe:
Ser independiente de las redes subyacentes
Facilitar a Transporte un esquema de direccionamiento global y
uniforme que asegure la unicidad
Habitualmente, el servicio del nivel de Red cuando es
SOC (ej. ATM) suele ser también:
Secuencial
Con Garantías QoS
Por contra, si el servicio es SSC (ej. IP), suele ser
también:
No secuencial
No garantizado (o best-effort)

27. 27
Tendencias en el servicio de red: QoS
Atendiendo a que
Las restricciones de tiempo real del tráfico multimedia exigen
un trato diferenciado por parte de la red que garantice cierto
nivel de QoS.
Son cada vez más los clientes que están dispuestos a pagar más
por recibir garantías de servicio.
⇒ La tendencia actual es que la red ofrezca un servicio
con garantías QoS y, por tanto, orientado a conexión
Así, mientras ATM ofrece un SOC con garantías QoS,
en IP se está trabajando actualmente para poder
incorporar tales garantías y ofrecer un servicio más
parecido al SOC: MPLS, RSVP, DiffServ

28. 28
Tendencias en el servicio de red: No fiabilidad
Independientemente de que el servicio de Red sea SOC o SSC, éste
podría ser fiable (entrega garantizada sin errores) o no fiable.
Históricamente el SOC ofrecía también fiabilidad, siendo así mayor la
complejidad de la red de comunicaciones (Ej. X.25) y el SSC ofrecía un
servicio no fiable, aunque bastante más rápido en general (Ej. IP)
No obstante, la tendencia actual es que la red sólo ofrezca aquella
funcionalidad necesaria para cualquier aplicación y tipo de tráfico. Así,
mientras para el tráfico de datos tradicional la fiabilidad resultaba
imprescindible, no ocurre así con el cada vez más importante tráfico
multimedia de tiempo real (audio y vídeo), que si bien posee restricciones
temporales severas, ofrece bastante tolerancia a pérdidas
Si además tenemos en cuenta que los medios de transmisión actuales son
mucho más fiables (fundamentalmente, la fibra óptica), parece poco
conveniente complicar la red de comunicaciones a costa de una pérdida de
velocidad y eficiencia, para retransmitir esporádicas pérdidas de
paquetes, que tendrían un impacto insignificante en la calidad de la
imagen/voz, supuesto que llegasen dentro de plazo.
Por estas razones, en ATM y Frame Relay se ha optado por un SOC no
fiable.

29. 29
El Servicio del nivel de Red: CVs y datagramas
El servicio ofrecido por el nivel de Red (SOC o SSC) es también
independiente de su organización interna (CVs o datagramas). Así,
las cuatro combinaciones son totalmente factibles
Razonablemente, lo más habitual es ofrecer un SOC con CVs (Ej.:
X.25, Frame Relay y ATM) y un SSC con datagramas (Ej.: IP en
Internet)
Existen, no obstante, algún caso de SOC sobre red de datagramas,
como es el caso de Datapac, por razones de compatibilidad con las
normas de acceso X.25
Sin embargo, un SSC sobre CVs no tiene sentido a menos que sean
permanentes (PVC), ya que si fuesen conmutados (SVC) supondría
una gran ineficiencia el establecimiento y liberación de un CV para
enviar cada mensaje. Esta situación se da cuando se usa ATM,
X.25 o Frame Relay (que usan internamente CVs) como red
subyacente de IP (que ofrece un SSC)

30. 30
Resumen de protocolos de red: X.25
Las Rec. X.25 propuestas por CCITT (ahora ITU) en
1976, y revisadas por última vez en 1992, normalizan los
tres protocolos inferiores en el acceso a las RDPs:
Red (X.25 PLP, Packet Layer Protocol )
Enlace (LAPB, Link Access Procedure Balanced), similar a HDLC
Físico (X.21 para interfaces digitales y RS-232 para analógicas)
X.25 PLP ofrece un SOC sobre CVs fiable (implementa
control de errores y de flujo extremo a extremo,
adicional al que se realiza a nivel de enlace por LAPD)
X.25 garantiza una tasa de acceso constante de 64
Kbps. en mensajes de tamaño variable (generalmente
hasta 128 bytes).
Cabe destacar que X.25 sólo normaliza el acceso, siendo
libre el diseño interno de la red aunque, obviamente se
vea influenciado por X.25.

31. 31
Resumen de protocolos de red: Frame Relay (FR)
Dadas las grandes limitaciones presentes en X.25 para
satisfacer las demandas del tráfico actual, las RDPs se
han volcado en la tecnología Frame Relay, cuya
arquitectura condensa los protocolos de red y enlace
en uno sólo, denominado LAPF
LAPF es un protocolo de enlace especial, pues incorpora
funciones adicionales típicas de red como la
conmutación, direccionamiento y control de congestión,
pero eliminando todo el control de errores y flujo tanto
a nivel de enlace como extremo a extremo
En resumen, Frame Relay ofrece un SOC no fiable
sobre CVs, ofreciendo tasas de acceso que llegan
actualmente a los 45 Mbps. en mensajes (tramas) de
tamaño variable de hasta 9.000 bytes
Frame Relay representa una solución relativamente
barata que permite dar acceso de alta velocidad a
tráfico de datos que no necesita comunicación en
tiempo real

32. 32
Resumen de protocolos de red: ATM
ATM es conceptualmente similar a FR:
SOC no fiable sobre CVs en un único protocolo
Dos diferencias fundamentales con FR:
Mensajes de tamaño fijo (celdas) de 48 bytes de datos, que
permiten reducir el jitter y simplificar y acelerar las tareas de
conmutación
ATM implementa mecanismos en la red que permitan ofrecer
garantías QoS
ATM es la técnica de conmutación en que se basa la
RDSI-BA, y hoy en día se ofrecen tasas de acceso que
llegan a los Gbps.
Para ser usado como red subyacente por debajo de IP
debe usarse un protocolo de adaptación entre ambos,
siendo el preferido AAL5 sobre PVCs

33. 33
Red superpuesta (overlay): internet
En su visión más simple y tradicional, una WAN consta de nodos de
conmutación (switches) interconectados por enlaces punto a punto.
En la práctica, tales enlaces se realizan realmente a través de otras redes
(WAN o LAN). Se habla así de una red superpuesta (overlay) o internet
sobre otras redes físicas subyacentes
En el caso de Internet, podemos ver a IP como un claro ejemplo de red
superpuesta (de ahí su nombre “entre redes”) sobre tecnologías de
conmutación de nivel 2 como ATM, FR o Ethernet, cada una de ellas con sus
propios esquemas de direccionamiento y encaminamiento, totalmente
independientes de los usados en IP.
Aunque tanto switches como routers son conceptualmente nodos de
conmutación, en la terminología de Internet suelen diferenciarse:
Switches: Nodos de conmutación de nivel 2, que se ocupan del encaminamiento
dentro de la red física a la que pertenecen, haciendo uso de las direcciones
físicas
Routers: Nodos de conmutación de nivel 3 (red o internet, como IP) que se
ocupan del encaminamiento extremo a extremo a través de múltiples redes
físicas, haciendo uso de las direcciones de red (ej. dirs. IP)
Desde el punto de vista de un protocolo internet como IP, dos máquinas
conectadas a una misma red física poseen conexión directa, sea a través de
switches o líneas punto a punto, pero no necesitan un router para
comunicarse
En definitiva, los routers separan redes físicas, mientras que los switches
forman parte de ellas

34. 34
Router
Switch
Host
Red física

35. Túneles
35
Los routers poseen interfaces físicas con todas las
redes físicas que interconectan
Para lograr la interconexión entre dos entidades IP en
una misma red física, los paquetes IP se encapsulan
dentro de los paquetes de la red subyacente,
procedimiento denominado túnel
De forma genérica, se dice que un protocolo de red X
establece un túnel sobre una red subyacente Y cuando
los paquetes de X atraviesan la red Y encapsulados
dentro del campo de datos. Ello implicará
adicionalmente resolución de direcciones
Ejemplos:
Túnel sobre FR/ATM para enviar paquetes IP
MBone: túneles multicast sobre redes unicast
6Bone: túneles IPv6 sobre redes IPv4
También permiten crear redes privadas virtuales
(Virtual Private Networks - VPNs)

36. 36
Ejemplo de túnel IP sobre FR/ATM
Router
Encapsulador Router
Desencapsulador
Red FR/ATM
Red IP Red IP
Paquete
FR/ATM Datagrama IP

37. Ejemplo de arquitectura
37

38. 38
MTU de redes físicas
El nivel 2 (redes físicas o protocolos de enlace) impone
un tamaño máximo a los paquetes o tramas que deben
cursar, denominado MTU (Maximum Transfer Unit)
Nivel de enlace MTU (bytes)
PPP (por defecto) 1500
PPP bajo retardo 296
X.25 (RFC 1356) 1600
Frame Relay (normalmente) 1600
Ethernet DIX 1500
Token Ring 4 Mbps 4440
AAL5/ATM (por defecto - RFC 1626) 9180

39. 39
Fragmentación a nivel de red
Si los paquetes internet sobrepasan la MTU impuesta
deben ser divididos en fragmentos, que deben ser
recompuestos para entregar el segmento original al
nivel de Transporte
Existen dos estrategias básicas de fragmentación:
a) Fragmentación transparente: Los fragmentos son
recompuestos en cada router para obtener el paquete internet
original, con lo que las siguientes redes físicas y routers no son
conscientes de tal fragmentación. De esta forma, se puede
aprovechar el tamaño máximo de cada red física y aumentar la
eficiencia del protocolo. Sin embargo, los fragmentos deben
ser encaminados hacia el mismo router, con lo que las
decisiones de encaminamiento se ven ligeramente limitadas
b) Fragmentación no transparente: Una vez que un paquete
internet es fragmentado, cada fragmento es tratado de forma
independiente. La recomposición sólo se realiza en el host
destino. De esta forma, se puede usar cualquier router de
salida, aunque se reduce la eficiencia frente a la fragmentación
transparente, pues no se aprovecha la MTU de cada red física
atravesada

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Tipos de fragmentación

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Fragmento elemental
La fragmentación puede dar lugar a problemas de inconsistencia.
Por ejemplo, en el caso de redes fiables, las retransmisiones
pueden provocar que el destino se encuentre con dos fragmentos
con la misma numeración pero distinto tamaño al pasar por routers
distintos
Para evitar tales situaciones se usa la técnica del fragmento
elemental (FE), consistente en que todos los fragmentos sean del
mismo tamaño, lo suficientemente pequeño como para poder
atravesar cualquier red física. Así, los fragmentos generados
(incluso provenientes de paquetes retransmitidos) serán siempre
del mismo tamaño (o menor si es el último).
Para mayor eficiencia (datos/[cabeceras+datos]), cada paquete
internet contendrá tantos FE como permita el MTU impuesto por
cada red física.
Para posibilitar la recomposición, la cabecera de un paquete
internet debe contener:
un número que identifique al segmento original de Transporte,
el número del primer FE contenido en el paquete (es decir, el
desplazamiento del paquete actual con respecto al segmento original),
y un bit indicando si es el último, es decir, el que contiene el último FE

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Ejemplos con fragmento elemental
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