Arquitecturas de La Red Internet de Banda Ancha

1. Arquitectura de la red internet de banda ancha. Ethernet es probablemente el estándar más popular para las redes de área local (LANs). De acuerdo con el grupo grupo IDC, a fines de 1996 más del 80% de las redes instaladas en

el mundo

eran

Ethernet.

Esto

representaba

unos

120

millones

de

PCs

interconectados. El 20% restante utilizaban otros sistemas como Token-Ring, FDDI ("Fiber Distributed Data Interface") y otros. En una configuración Ethernet, los equipos están conectados mediante cable coaxial o de par trenzado ("Twisted-pair") y compiten por acceso a la red utilizando un modelo denominado Detection").

CSMA/CD

("Carrier

Sense

Multiple

Access

with

Collision

Inicialmente podía manejar información a 10 Mb/s, aunque actualmente se

han desarrollado estándares mucho más veloces. La arquitectura Ethernet puede definirse como una red de conmutación de paquetes de acceso múltiple (medio compartido) y difusión amplia ("Broadcast"), que utiliza un medio pasivo y sin ningún control central. central. Proporciona detección de errores, pero no corrección. El acceso al medio (de transmisión) está gobernado desde las propias estaciones mediante un esquema de arbitraje estadístico. Los paquetes de datos transmitidos alcanzan a todas las estaciones (difusión amplia), siendo cada estación responsable de reconocer la dirección contenida en cada paquete y aceptar los que sean dirigidos a ella Ethernet realiza varias funciones que incluyen empaquetado y desempaquetado de los datagramas; manejo del enlace; codificación y decodificación de datos, y acceso al canal.

1

1.1 Arquitectura IP/ATM. IP/ATM es un grupo de servicios para la comunicación en redes ATM que pueden usarse como alternativa a la emulación de LAN. IP/ATM se controla mediante dos componentes principales: el cliente IP/ATM y el servidor IP/ATM. El servidor IP/ATM incluye un servidor ARP de ATM y un servicio de resolución de direcciones de multidifusión (MARS). Los componentes de red IP/ATM pueden residir en un servidor o en un conmutador ATM. La ventaja principal de usar IP/ATM es que es más rápido que LANE. Con IP/ATM, no se agrega información adicional de encabezado a los paquetes a medida se transmiten por la pila de protocolo. En cuanto el cliente IP/ATM ha establecido una conexión, los datos pueden transferirse sin modificaciones. IP/ATM admite el uso de un servidor DHCP (Protocolo de configuración dinámica de host) en la red ATM. 

Funcionamiento de IP/ATM

Las tres etapas generales del funcionamiento de IP/ATM son: 

Inicio del cliente



Registro del cliente



Transferencia de datos



Inicio y registro de cliente IP/ATM con una dirección IP estática

El ejemplo siguiente describe los pasos para establecer una conexión IP/ATM de un único cliente IP/ATM con una dirección IP estática:

2

1. El cliente A inicia y obtiene una dirección ATM del conmutador ATM. 2. El cliente A se conecta al servidor ARP/MARS de ATM y se une al grupo de difusión. La asignación de dirección IP a ATM del cliente A se agrega a la base de datos del servidor ARP de ATM. 3. El cliente A se pone en contacto con el cliente B, una estación final ATM conectada a la red, y empieza la transferencia de datos. 

Inicio y registro de cliente IP/ATM con DHCP

El ejemplo siguiente describe los pasos para establecer una conexión IP/ATM de un único cliente IP/ATM que obtiene una dirección IP utilizando el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP). 1. El cliente se inicia y obtiene una dirección ATM del conmutador ATM. 2. El cliente se conecta al servidor ARP/MARS de ATM y se une al grupo de difusión. 3. El cliente se conecta al servidor de multidifusión y envía una solicitud de DHCP. El servidor multidifusión envía la solicitud de DHCP a todos los miembros del grupo de difusión. El servidor DHCP recibe la solicitud. 4. El servidor DHCP envía una respuesta DHCP al servidor de multidifusión, que a su vez envía la respuesta a todo el grupo de difusión.

3

5. El cliente recibe la respuesta DHCP y registra sus direcciones IP y ATM con el servidor ARP/MARS de ATM. 6. El cliente ahora está listo para ponerse en contacto con otros hosts y comenzar la transferencia de datos.

1.2 IPv4 En IP versión 4, cada host TCP/IP se identifica mediante una dirección IP lógica. La dirección IP es una dirección de nivel de red que no depende de la dirección de nivel de vínculo de datos (como una dirección MAC de un adaptador de red). Para cada host y componente de red que se comunique a través de TCP/IP, se requiere una dirección IP única, que se puede asignar manualmente o mediante el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP). La dirección IP identifica la ubicación de un sistema en la red de la misma forma que una dirección postal identifica una casa en un núcleo urbano. De igual forma que una dirección postal debe identificar una residencia única, una dirección IP debe ser única en la red y tener un formato uniforme. Cada dirección IP incluye un identificador de red y un identificador de host. 

El identificador de red (también conocido como dirección de red) identifica los sistemas que se encuentran en la misma red física enlazados por enrutadores IP. Todos los sistemas de la misma red física deben tener el mismo identificador de red, que debe ser único para la red.



El identificador de host (también conocido como dirección de host) identifica una estación de trabajo, servidor, enrutador u otro host TCP/IP en la red. La dirección de host debe ser única para el identificador de red.

4



Sintaxis de las direcciones IPv4 Una dirección IP se compone de 32 bits. En lugar de expresar los 32 bits de las

direcciones IPv4 de una vez mediante notación binaria (Base2), lo habitual es segmentar los 32 bits de una dirección IPv4 en cuatro campos de 8 bits, denominados octetos. Cada octeto se convierte en un número decimal (de base 10) entre 0 y 255 y se separa por un punto. Este formato se denomina notación decimal con puntos. En la tabla siguiente se ofrece un ejemplo de dirección IP en formato binario y en formato decimal con puntos. 

Dirección IP en formato binario y en formato decimal con puntos

Formato binario

Notación decimal con puntos

11000000 10101000 00000011 00011000

192.168.3.24

Por ejemplo, la dirección IPv4 es 11000000101010000000001100011000. 

Segmentada en bloques de 8 bits es: 11000000 10101000 00000011 00011000.



Cada bloque se convierte en decimal: 192 168 3 24



Los octetos adyacentes se separan con un punto: 192.168.3.24.

La notación w.x.y.zse usa cuando se hace referencia a una dirección IP generalizada, como se muestra en la figura siguiente. 

Dirección IP

5

1.3 IPv6 Arquitectura IPv6, es la nueva versión del Protocolo Internet, diseñado como el sucesor de IP versión 4 (IPv4). IPv6 está destinado a sustituir al IPv4, cuyo límite en el número de direcciones de red admisibles está empezando a restringir el crecimiento de Internet y su uso, especialmente en China, India, y otros países asiáticos densamente poblados. Pero el nuevo estándar mejorará el servicio globalmente; por ejemplo, proporcionará a futuras celdas telefónicas y dispositivos móviles con sus direcciones propias y permanentes. Al día de hoy se calcula que las dos terceras partes de las direcciones que ofrece IPv4 ya están asignadas. Esta limitación ayudó a estimular el impulso hacia IPv6, que esta actualmente en las primeras fases de implantación, y se espera que termine reemplazando a IPv4. 

Comparación entre IPv4 e IPv6:

IPv4: 

Direcciones de 32 bits.



4.294.967.296 direcciones de red diferente.



Desperdicio de direcciones IPv4:

1.

Enorme crecimiento de Internet.

2. Se asignaron bloques de direcciones grandes (de 16,71 millones de direcciones) a países, e incluso a empresas. 3. Direcciones no utilizadas debido a división de red en subredes.

Subred con 80 hosts, se necesita una subred de 128 direcciones, 48 direcciones restantes no se utilizan.

6



Cantidad de direcciones insuficiente para la demanda.



Broadcast.



Fragmentación en hosts y routers.



Incorpora checksum en cabeceras.



Arquitectura plana.

IPv6: 

Direcciones de 128 bits.



340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

direcciones

(670

mil

2

billones direcciones/mm ). 

Capacidad de ofrecer nuevos servicios: Movilidad, Calidad de Servicio (QoS), Privacidad, Seguridad.



Multicast y Anycast.



Fragmentación en hosts.



No incorpora checksum en cabeceras.



Arquitectura Jerárquica.

1.4 Nuevas generaciones de redes troncales. Las redes y sistemas de nueva generación permiten suministrar servicios innovadores, mejorar la atención al Cliente y adaptarse más rápidamente a las nuevas Tecnologías de la

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Información y Comunicación (TIC) teniendo como referencia la movilidad de las redes inalámbricas, la fiabilidad de la red pública, la seguridad de las líneas privadas, la capacidad de las redes ópticas y la flexibilidad de IP y de MPLS para la integración de servicios de datos, voz y vídeo.

1.4.1

IP sobre SHD.

Se puede decir que IP/SDH puede proporcionar un servicio similar teniendo en cuenta que la velocidad de los modernos routers IP, usando MPLS, se aproxima a la de los conmutadores ATM. Aunque una red IP tiene normalmente un “jitter” mayor que una red ATM, este efecto es despreciable si la red tiene interfaces de alta velocidad y ancho de banda suficiente. En relación a los Paquetes enviados sobre SDH, con la ampliación de capacidades del IP vía MPLS es posible enviar los datagramas IP directamente a SDH Eliminando el overhead de ATM. SDH forma un enlace Punto a punto entre los enrutadores IP por lo que Utiliza el protocolo PPP el cual proporciona las siguientes funciones: • Encapsula y transfiere paquetes desde múltiples capas de red sobre un mismo enlace físico • Establece, configura y monitorea la conexión del nivel de enlace • Determina y configura los protocolos de nivel de red • No hay encabezado ATM El inconveniente es que SDH solo puede operar en el modo de punto a punto • No hay circuitos virtuales

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• No hay ingeniería de tráfico • La ruta del tráfico es manejada por el IP Aunque la tecnología IP sobre SDH es viable su aplicación es reducida al envío de datos en alta capacidad, ATM por el otro lado es una plataforma multiservicios pero tiene el inconveniente de tener demasiado overhead. Se abre la puerta para otra tecnología, la cual pretende eliminar las dos capas ATM y SDH para que el protocolo IP sea enviado directamente sobre la capa óptica, se esta hablando de IP sobre WDM o DWDM

1.4.2 Ip sobre WDM. La red de telecomunicaciones tradicional se considera formada por cuatro capas: IP, ATM, SDH y WDM. Esta estructura es muy robusta porque el nivel IP es portador de la inteligencia; la capa de ATM, por su parte, garantiza la calidad de servicio (QoS); SDH asegura la fiabilidad pues contiene los mecanismos para la recuperación ante fallas, mientras que WDM añade una alta capacidad de transporte. Sin embargo, la estructura tradicional de cuatro capas consume un mayor ancho de banda por lo que se han desarrollado un importante trabajo investigativo para simplificar este modelo.

1.5 Nuevas tecnologías SDSL y ADSL. SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) es un tipo de conexión de alta velocidad de Internet que mantiene la misma velocidad en ambas direcciones al mismo tiempo de trabajo en los existentes "de par trenzado" los cables que existen en todos los equipos telefónicos.

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SDSL utiliza dos de los cuatro de un cable de teléfono de cables de teléfono para descargar, y los otros dos para subir. ¿Qué es la tecnología ADSL y qué ventajas tiene? ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line o Línea de Abonado Digital Asimétrica) es una tecnología que permite ampliar de manera sorprendente la capacidad de las tradicionales líneas de teléfono de cobre pudiendo llegar a velocidades de hasta 20Mbps. Esta funcionalidad permite hacer cosas como ver la televisión o escuchar conciertos en directo, impensables con una conexión convencional RTB. Dentro de la arquitectura ADSL se encuentran 3 elementos principales que hacen posible esta tecnología: Un Modem ADSL, un Filtro y el DSLAM (Digital Suscriber Line Access Multiplexer).El servicio de voz y datos viajan dentro del par de cobre en frecuencias independientes (lo cual hace posible utilizar simultáneamente ambos), el filtro tiene la función de separar las frecuencias de la línea para entregar la voz al aparato telefónico y los datos al modem ADSL. El modem (modulador / demodulador) ADSL toma los datos y los entrega a la computadora o red LAN del cliente. Dentro de la central Telmex un equipo denominado DSLAM separa las frecuencias entregando el servicio de voz a la red telefónica tradicional y los datos a la velocidad contratada a la red de datos o Internet directamente. Al ser la tecnología ADSL una tecnología sobre líneas de cobre, no aplica para casos de clientes servidos con accesos de fibra óptica.

1.6 Redes de TV por cable. Un cable módem es un tipo especial de módem diseñado para modular la señal de datos sobre una infraestructura de televisión por cable. Los cables módems se utilizan

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principalmente para distribuir el acceso a Internet de banda ancha, aprovechando el ancho de banda que no se utiliza en la red de TV por cable. El acceso a Internet a velocidades cada vez mayores es uno de los grandes negocios de las nuevas redes de acceso a banda ancha. Las redes HFC, mediante el uso de módems especialmente diseñados para las comunicaciones digitales en redes de cable, tienen capacidad para ofrecer servicios de acceso a redes de datos como Internet a velocidades cientos de veces superiores a las que el usuario medio está acostumbrado (hasta 33.6 Kbps desde casa, a través de la red telefónica). Los módems de cable están convirtiendo las redes de CATV en verdaderos proveedores de servicios de telecomunicación de vídeo, voz, y datos.

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