Tutorial de redes

INTERCONEXIÓN DE REDES

Hace algunos años era impredecible la evolución que las comunicaciones, en el mundo de la informática, iban a tener: no podía prever que fuese necesaria la interconexión ya no sólo de varios ordenadores sino de cientos de ellos. No basta con tener los ordenadores en una sala conectados, es necesario conectarlos a su vez con los ordenadores del resto de las salas de una empresa, y con el resto de las sucursales de una empresa situadas en distintos puntos geográficos.

La interconexión de redes permite, si se puede decir así, ampliar el tamaño de una intranet. Sin embargo el término interconexión se utiliza para unir redes independientes, no para ampliar el tamaño de una.

El número de ordenadores que componen una intranet es limitado, depende de la topología elegida, (recuérdese que en la topología se define el cable a utilizar) aunque si lo único que se quisiera fuera sobrepasar el número de ordenadores conectados, podría pensarse en simplemente segmentar la intranet. Sin embargo existen otros factores a tener en cuenta.

Cuando se elige la topología que va a tener una intranet se tienen en cuenta factores, como son la densidad de tráfico que ésta debe soportar de manera habitual, el tipo de aplicaciones que van a instalarse sobre ella, la forma de trabajo que debe gestionar, etc.; esto debe hacer pensar en que, uno de los motivos por el que se crean diferentes topologías es por tanto el uso que se le va a dar a la intranet. De aquí se puede deducir que en una misma empresa puede hacerse necesaria no la instalación de una única intranet, aunque sea segmentada, sino la implantación de redes independientes, con topologías diferentes e incluso arquitecturas diferentes y que estén interconectadas.

Habitualmente la selección del tipo y los elementos físicos de una intranet, se ajusta a las necesidades que se tiene; por este motivo pueden encontrarse dentro de un mismo edificio, varias intranets con diferentes topologías, y con el tiempo pueden surgir la necesidad de interconectarlas.

Se puede ver que por diferentes razones se hace necesaria tanto la segmentación como la interconexión de intranets, y que ambos conceptos a pesar de llevar a un punto en común, parte de necesidades distintas.

La tabla siguiente refleja de forma escueta diferentes casos en los que se plantea la necesidad de segmentar y/o interconectar intranets, dando la opción más idónea para cada uno de los casos planteados.

Concepto de segmento

Un segmento es un bus lineal al que están conectadas varias estaciones y que termina en los extremos. Las características son:

· Cuando se tiene una red grande se divide en trozos, llamados segmentos a cada uno de ellos.

· Para interconectar varios segmentos se utilizan bridges o routers

· El rendimiento de una red aumenta al dividirla en segmentos

· A cada segmento junto a las estaciones a él conectadas se las llama subred

Segmentación: sus necesidades

Segmentar una intranet consiste en dividirla en subredes para así poder aumentar el número de ordenadores conectados a ella y/o el rendimiento de la misma.

Cuando se segmenta una intranet, lo que se esta haciendo es crear subredes pequeñas que, por decirlo de alguna manera, se autogestionan, de forma que la comunicación entre segmentos se realiza cuando es necesario, es decir, cuando un nodo de un segmento quiere comunicarse con un nodo del otro segmento; mientras tanto cada segmento de la intranet está trabajando de forma independiente por lo que en una misma intranet se están produciendo varias comunicaciones de forma simultánea; evidentemente esto mejora el rendimiento de la intranet.

El dispositivo que se utiliza para segmentar una red debe ser inteligente ya que debe ser capaz de decidir hacia qué segmento debe enviar la información llegado a él: si hacia el mismo segmento desde el que la recibió o hacia otro segmento diferente.

Abstrayéndose de algunos detalles, es fácil pensar que segmentar una intranet, ya que se habla de subredes, es como interconectar intranets diferentes. Sin embargo, cuando se habla de segmentar se hace referencia a una única intranet; esto lleva asociado lo siguiente: una única topología, un único tipo de protocolo de comunicaciones, un único entorno de trabajo; cuando se habla de interconectar intranets, en la mayoría de los casos, las intranets tienen como mínimo topologías diferentes. No obstante, sí debe destacarse que los dispositivos que se utilizan para segmentar redes coinciden con algunos de los dispositivos que son utilizados para interconectar redes diferentes.

Dependiendo del tipo de protocolos que se utilicen en la intranet segmentada, así como de dispositivos que se utilicen para realizar esta segmentación puede hacerse necesario o no el atribuir a cada segmento una dirección de red diferente. Cuando se trabaja con protocolos TCP/IP esto no es necesario, basta con que cada estación tenga su propia dirección IP, y que no aparezcan dos estaciones con la misma dirección, independientemente de si están o no en el mismo segmento de la intranet.

Existen diferentes motivos por los que se puede hacer necesario la segmentación de una intranet, como pueden ser:

· Necesidad de sobrepasar el número de nodos que la topología permite. La limitación del numero de nodos en una intranet vienen impuesta por varios factores, como son el método de acceso al medio que se utiliza, el tipo de cable, el ancho de banda, etc.

· Mejorar el rendimiento de una intranet en la que ha aumentado el tráfico. En ocasiones, una intranet que inicialmente funciona bien, con un tiempo de repuesta aceptable, empieza a perder prestaciones; el motivo es claro: de forma paulatina se ha ido incrementando el número de comunicaciones que la intranet debe gestionar, por diferentes motivos como que los usuarios comienzan a conocer la red y la aprovechan más, o que se han ido instalando más aplicaciones.

Existen diferentes formas de paliar este problema: Una de ellas, la más drástica es cambiar algún elemento físico de la intranet: por ejemplo sustituir el cable que implementa la intranet por uno que pueda soportar velocidades mayores, cambiar las tarjetas de red por otras más rápidas, e incluso cambiar la topología empleada. Una solución menos concluyente consiste en segmentar la intranet. Dividirla estratégicamente en dos subredes, reduciendo de esta forma el tráfico en cada una de ellas. Por ejemplo, sobre una intranet inicial repartida por varias aulas de un centro, se pueden crear subredes por aula, de forma que en cada aula se mejorará el rendimiento de la red.

La interconexión de intranets se puede establecer a varios niveles: desde el nivel físico, a través de un dispositivo llamado hub (concentrador) hasta niveles más altos (niveles del modelo OSI) a través de dispositivos como un puente (Bridge) o un router (encaminador). La tabla siguiente muestra el nivel en el que trabajan los diferentes dispositivos.

Para la segmentación de intranets, y teniendo en cuenta que uno de los motivos por el que se realiza esta operación es mejorar el rendimiento de la red, es necesario emplear dispositivos inteligentes, como pueden ser un encaminador o un puente.

Las redes locales tienen una serie de limitaciones inherentes a su naturaleza:

· Limitaciones en el número de host.

· Limitaciones en la distancia que puede cubrir.

· Limitaciones en el número y tipo de nodos que se pueden conectar.

· Limitaciones en el acceso a los nodos.

· Limitaciones en la comunicación con los usuarios.

Para resolver estos problemas se utilizan soluciones de dos naturalezas: software y hardware:

· Elementos de interconexión.

· Software de servicios.

De forma genérica existen varias maneras de ampliar las intranets:

· Hubs: Para unir hosts dentro de una red.

· Repetidores: conexión a nivel físico, en el mismo segmento.

· Bridges: Conexión a nivel de enlace entre dos segmentos (iguales o distintos).

· Routers: Conexión a nivel de red.

· Gateways: Conexión a nivel de presentación, entre dos redes distintas.

HUBS (CONCENTRADORES)

Dispositivo que interconecta host dentro de una red. Es el dispositivo de interconexión más simple que existe. Sus principales características son:

· Se trata de un armario de conexiones donde se centralizan todas las conexiones de una red, es decir un dispositivo con muchos puertos de entrada y salida.

· No tiene ninguna función aparte de centralizar conexiones.

· Se suelen utilizar para implementar topologías en estrella física, pero funcionando como un anillo o como un bus lógico.

Hubs activos: permiten conectar nodos a distancias de hasta 609 metros, suelen tener entre 8 y 12 puertos y realizan funciones de amplificación y repetición de la señal. Los más complejos además realizan estadísticas.

Hubs pasivos: son simples armarios de conexiones. Permiten conectar nodos a distancias de hasta 30 metros. Generalmente suelen tener entre 8 y 12 puertos.

REPETIDORES

Sus principales características son:

· Conectan a nivel físico dos intranets, o dos segmentos de intranet. Hay que tener en cuenta que cuando la distancia entre dos host es grande , la señal que viaja por la línea se atenúa y hay que regenerarla.

· Permiten resolver problemas de limitación de distancias en un segmento de intranet.

· Se trata de un dispositivo que únicamente repite la señal transmitida evitando su atenuación; de esta forma se puede ampliar la longitud del cable que soporta la red.

· Al trabajar al nivel más bajo de la pila de protocolos obliga a que:

* Los dos segmentos que interconecta tenga el mismo acceso al medio y trabajen con los mismos protocolos.

* Los dos segmentos tengan la misma dirección de red.

Entrada de la señal atenuada Salida de la señal regenerada

BRIDGES (PUENTES)

Sus principales características son:

· Son dispositivos que ayudan a resolver el problema de limitación de distancias, junto con el problema de limitación del número de nodos de una red.

· Trabajan al nivel de enlace del modelo OSI, por lo que pueden interconectar redes que cumplan las normas del modelo 802 (3, 4 y 5). Si los protocolos por encima de estos niveles son diferentes en ambas redes, el puente no es consciente, y por tanto no puede resolver los problemas que puedan presentársele.

· Se utilizan para:

* Ampliar la extensión de la red, o el número de nodos que la constituyen.

* Reducir la carga en una red con mucho tráfico, uniendo segmentos diferentes de una misma red.

* Unir redes con la misma topología y método de acceso al medio, o diferentes.

* Cuando un puente une redes exactamente iguales, su función se reduce exclusivamente a direccionar el paquete hacia la subred destino.

* Cuando un puente une redes diferentes, debe realizar funciones de traducción entre las tramas de una topología a otra.

· Cada segmento de red, o red interconectada con un puente, tiene una dirección de red diferente.

· Los puentes no entienden de direcciones IP, ya que trabajan en otro nivel.

· Los puentes realizan las siguientes funciones:

* Reenvio de tramas: constituye una forma de filtrado. Un puente solo reenvía a un segmento a aquellos paquetes cuya dirección de red lo requiera, no traspasando el puente los paquetes que vayan dirigidos a nodos locales a un segmento. Por tanto, cuando un paquete llega a un puente, éste examina la dirección física destino contenida en él, determinado así si el paquete debe atravesar el puente o no.

* Técnicas de aprendizaje: los puentes construyen tablas de dirección que describen las rutas, bien sea mediante el examen del flujo de los paquetes (puenteado transparente) o bien con la obtención de la información de los “paquetes exploradores” (encaminamiento fuente) que han aprendido durante sus viajes la topología de la red.

· Los primeros puentes requerían que los gestores de la red introdujeran a mano las tablas de dirección.

· Los puentes trabajan con direcciones físicas

ROUTER (ENCAMINADOR)

Sus principales características son:

· Es como un puente incorporando características avanzadas.

· Trabajan a nivel de red del modelo OSI, por tanto trabajan con direcciones IP.

· Un router es dependiente del protocolo.

· Permite conectar redes de área local y de área extensa.

· Habitualmente se utilizan para conectar una red de área local a una red de área extensa.

· Son capaces de elegir la ruta más eficiente que debe seguir un paquete en el momento de recibirlo.

· La forma que tienen de funcionar es la siguiente.

* Cuando llega un paquete al router, éste examina la dirección destino y lo envía hacia allí a través de una ruta predeterminada.

* Si la dirección destino pertenece a una de las redes que el router interconecta, entonces envía el paquete directamente a ella; en otro caso enviará el paquete a otro router más próximo a la dirección destino.

* Para saber el camino por el que el router debe enviar un paquete recibido, examina sus propias tablas de encaminamiento.

· Existen routers multiprotocolo que son capaces de interconectar redes que funcionan con distintos protocolos; para ello incorporan un software que pasa un paquete de un protocolo a otro, aunque no son soportados todos los protocolos.

· Cada segmento de red conectado a través de un router tiene una dirección de red diferente.

GATEWAYS (PASARELAS)

Sus características principales son:

· Se trata de un ordenador u otro dispositivo que interconecta redes radicalmente distintas.

· Trabaja al nivel de aplicación del modelo OSI.

· Cuando se habla de pasarelas a nivel de redes de área local, en realidad se está hablando de routers.

· Son capaces de traducir información de una aplicación a otra, como por ejemplo las pasarelas de correo electrónico.