OTROS DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES

Estos son algunos de los dispositivos de interconxión de redes que se utilizan para aumentar el rendimiento en las comunicaciones:

CONMUTADORES:

Es otro dispositivo que permite la interconexión de redes a nivel de enlace de datos. Sólo permite conectar LAN que utilizan los mismos protocolos y su principal función consiste en segmentar una red para aumentar su rendimiento.

Al contrario de un concentrador, un conmutador envía los mensajes que le llegan solamente por el puerto de salida donde se encuentra el destinatario.

Cuando se conecta un conmutador a una red, inicialmente no conoce qué equipos entan ubicados en qué puertos. Por esta razón, cuando recibe los primeros mensajes debe enviarlos a través de todos los puertos.

Cuando un conmutador conecta varias redes o varias estaciones crea varios medios compartidos en cada uno de sus puertos. A esos medios compartidos, que están formados por una o varias estaciones, se les denomina medios de colisión.

REDES TRONCALES:

Una red troncal es usada para interconectar otras redes, es decir, un medio que permite la comunicación de varias LAN o segmentos.

Suelen ser de alta capacidad. La opción de usar una única red de gran tamaño para interconectar todas las estaciones puede aumentar el coste y reducir la capacidad de transmisión.

Para interconectar varios segmentos de una red a una troncal, son necesarios dispositivos adicionales que permitan adaptar las diferentes señales, conectores, etc por lo que no se pueden utilizar dispositivos como repetidores o concentradores, hay que usar encaminadores.

COMPARACIÓN ENTRE LOS DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN

Un encaminador puede funcionar como conmutador o puente, así que a la hora de elegir cual de ellos instalar debemos pensar en lo que vamos a necesitar

• Si necesitsamos soporte para rutas redundantes envío inteligente de paquetes, acceso a una red de área extensa, etc, usaremos un encaminador.
• Si simplemente tenemos que aumentar el ancho de banda para descongestionar el tráfico o conectar redes diferentes, llega con un conmutador o puente llega.
• Si conectsmos dos LAN iguales, da igual usar conmutador o puente pero si queremos segmentar una LAN es más aconsejable el conmutador ya que realiza el procesado de tramas de una forma muy rápida.

INTERCONEXIÓN DE REDES DISTINTAS

Para interconectar distintas redes se pueden utilizar los los siguientes dispositivos:

PUENTES

Es un dispositivo electrónico permiten conectar dos segmentos de red, pero seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del puente.

Con un puente, se puede reducir notablemente el tráfico de los distintos segmentos conectados a él.

Los puentes actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2.

A nivel de enlace el puente comprueba la dirección de destino y hace copia hacia el otro segmento si allí se encuentra la estación de destino.

La principal diferencia de un receptor y hub es que éstos hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino.

Existen varios tipos de puentes:

• Puente transparente o de árbol de expansión: es un puente que no requiere ninguna configuración para su funcionamiento. Determina la reexpedición de tramas en función de los sucesos que observa por cada uno de sus puertos.
• Puentes remotos: está dividido en dos partes. Cada una de ellas conecta un segmento de red y las dos partes están normalmente interconectadas a través de la línea de una red WAN; por ejemplo, una línea de teléfono o RDSI
• Puentes de 802.x s 802.y: permiten conectar redes de tipo IEEE 802, las velocidades de transmisión de las redes son bastante dispares o tienen métodos de acceso al medio distintos.

ENCAMINADORES

Los encaminadores o routers son dispositivos que se utilizan para interconectar redes que operan con una capa de red ya sea diferente o igual. Dado que funciona en los niveles de red e inferiores, los protocolos de comunicación de ambos lados  del encaminador deben ser iguales y compatibles con los niveles de transporte y aplicación. 

Al recibir un paquete, debe extraer de éste la dirección del destinatario y decidir cuál es la mejor ruta, a partir del algoritmo y tabla de encaminamiento que utilice..

Al funcionar en un nivel superior al del conmutador, el encaminador posee más facilidades que permiten la configuración de ciertos parámetros.

Puertos de un encaminador

Los encaminadores pueden tener muchos puertos distintos en función del tipo de redes que conecta. Si no tiene alguno de los necesarios, puede que tenga ranuras de expansión, que se usan para añadir una gran variedad de puertos y funciones adicionales. Los tipos de puertos que podemos encontrar en un encaminador son:

• Serie: Se usan para que el equipo se conecte a un módem y así tener acceso a una red de área extensa.
• RDSI BRI:  Se trata de puertos usados para conectar con la red RDSI.
• DSL: Son conexiones de tipo xDSL, como ADSL, que usan puertos RJ-11 para las conexiones de la linea.
• Cable: son puertos que utilizan conectores F para comunicar con las redes de cable.
• Consola: No todos lo tienen pero se usa para configurarlo, especialmente la primera vez que se usa ya que una vez hecha la configuración inicial podrán configurarse desde la red.

Estructura interna de un encaminador

Dada la complejidad de los algoritmos de los que disponen, los encaminadores tienen una estructura interna similar a la de un ordenador (microprocesador, memoria principal, BIOs y sistema operativo). La memoria principal suele estar dividida en varios tipos según la información que almacenan.

• Memoria volátil: Se apaga cuando lo hace el equipo y almacena tablas de encaminamiento
• Memoria no volátil: Esta no se borra al apagar el equipo y almacena la configuración del dispositivo, que puede ser modificada en cualquier momento.
• Memoria flash: Tampoco se borra al apagar y contiene el código del sistema operativo. Aunque esta también se puede modificar, no es tan usual como en la no volátil y suele ser debido a actualizaciones del SO.
• Memoria de solo lectura: No se puede borrar ni modificar y contiene los programas de autodiagnóstico y arranque.

PASARELAS

Las pasarelas son dispositivos que se encargan del encaminamiento de la información y la interconexión de redes que utilizan arquitecturas totalmente diferentes.

Existen dos tipos principales de pasarelas: pasarelas a nivel de transporte y pasarelas a nivel de aplicación.

Las pasarelas deben resolver los siguientes problemas de conexión:

• Tipo de conexión: Una red puede utilizar un servicio orientado a la conexión y la otra sin conexión.
• Direccionamiento: Puede ser necesaria la utilización de una tabla de conversión de direcciones de estaciones.
• Tamaño del mensaje: Una red puede tener un tamaño máximo de mensaje diferente a la otra. En ese caso habrá que limitar el tamaño máximo o fragmentar los mensajes.
• Control de errores: Una red puede descartar con facilidad los mensajes ante problemas o mantenerlos en circulación durante demasiado tiempo.

ELEMENTOS BÁSICOS DE INTERCONEXIÓN II

REPETIDORES Y AMPLIFICADORES

Cuando las distancias entre estaciones son muy elevadas, es necesario usar receptores y amplificadores para que restauren la señal a su estado original y permitan que el receptor la recoja en condiciones.

Ambos están formados por una conexión de entrada y una de salida por la que sale la señal reconstruida, pero los repetidores se usan en transmisión digital y los amplificadores en analógica.

También tienen sus limitaciones.

En primer lugar, los tramos de cable que los separan tienen una longitud máxima por si la señal no puede ser reconstruida correctamente al llegar demasiado atenuada. En segundo lugar, una señal no puede atravesar un número infinito de amplificadores, ya que simplemente le dan a señal pequeños componentes de ruido. Estos componentes se multiplican conforme la señal los va atravesando, hasta que ésta se deforma completamente. Esta característica afecta en menor grado a las señales digitales y a los repetidores. La figura 4.7 muestra un ejemplo gráfico de este hecho. 

CONCENTRADORES DE CABLEADO

Determinadas redes locales utilizan concentradores de cableado para evitar problemas de las redes en bus como que, si falla algún enlace, toda la red deja de funcionar y el técnico tendrá que comprobar uno por uno todos los cables y todas las conexiones. En vez de distribuir las conexiones, el concentrador las centraliza en un único dispositivo. Los concentradores tienen el inconveniente de que, si estos fallan, el funcionamiento de la red se verá comprometido.

Existen 2 tipos de concentradores de cableado:

• Concentradores pasivos: Actúan como un simple concentrador que interconecta toda la red.
• Concentradores activos: También amplifican y regeneran las señales recividas.

Los concentradores de cableado tienen 2 tipos de conexiones: para las estaciones y para unirse a otros concentradores.

A la topología formada por la distribución del cableado de la red se le llama topología física.

La topología física es la manera en que internamente los concentradores realizan las conexiones y distribuyen los mensajes. Hay 2 tipos principales:

• Concentradores con topología lógica en bus (HUB): estos dispositivos hacen que la red se comporte como un bus,enviando las señales que llegan por todas las salidas conectadas. Como la información que envía una estación la reciben todas las demás, se comporta como un medio de difusión. Debido a esto, no es recomendable que dos estaciones transmitan a la vez, ya que las informaciones se mezclan y se distorsionan. A esto se le llama colisión, y debe ser evitado por el protocolo de comunicación de la red.
• Concentradores con topología lógica en anillo (MAU): éstosse comportan como si la red fuera un anillo, enviando la señal que les llega por un puerto al siguiente. El protocolo también debe encargarse de las colisiones.
• Concentradores VPN: se utilizan  para crear redes privadas virtuales que permitan la comunicación de equipos clienyte conectados a Internet.

La conexión entre HUBs se realiza usando unos enlaces especiales denominados cruzados. Normalmente se conecta ese puerto mantenido activado un botón, denominado crossover con otro puerto normal del otro HUB. En algunos casos, el puerto cruce del HUB no dispone de ese botón y siempre está activo y suele marcarse con el nombre: uplink. Hay que tener en cuenta que, si se conectan dos HUB a través de los puntos de cruce activos, el enlace no es cruzado y, por lo tanto, no hay conexión.

PUNTOS DE ACCESO INALÁMBRICOS

Las redes inalámbricas están comenzando a implantarse hoy en día, permiten velocidades de transmisión elevadas y protegidas contra interferencias. En una red inalámbrica existen 2 tipos de dispositivos:

• Tarjetas de red inalámbrica: Dispositivos que comunican las estaciones con la red.
• Puntos de acceso: Realizan la misma función que un concentrador de cableado, pero funcionan sobre una red sin cables.

ELEMENTOS BÁSICOS DE INTERCONEXIÓN

La conexíon de un ordenador a la red se debe realizar a través de unos adaptadores que convierten la señal digital del ordenador en otra adecuada para ser transmitida por la red. Estos adaptadores se pueden conectar en los distintos puertos del equipo.

• Puerto seria: Sólo se utiliza para conectar módems externos u otros dispositivos periféricos.
• Puerto paralelo: No se utiliza para interconexión de redes; está reservado para impresora.
• Puerto USB: Adecuado para gran velocidad de dispositivos.
• Puerto FireWire: Todavía está poco extendido.
• Ranuras de expansión: Es el método más utilizado; se emplean conexiones de tipo ISA y PCI.

Existen varios estándares que definen la comunicación a través del puerto en serie, estando la mayoría enfocados a la utilización de un módem. Dependiendo de la norma utilizada, las líneas de datos pueden ser solamente de salida o bidireccionales (en los dos sentidos).

 En cuanto al puerto USB, al igual que el puerto serie, transmite los datos en serie, es decir, un bit a continuación del otro pero, a diferencia del puerto serie, es capaz de transmitir a una velocidad vertiginosa (hasta 480 Mbps), dispone de pines para alimentar los dispositivos conectados (pueden conectarse muchos aumentando el número de puertos con concentradores USB). También se puede usar un cable cruzado USB para intercambiar información entre dos equipos.

Apple ha definido el puerto FireWire con el propósito de ofrecer un estandar de transmisión en serie que permita una mayor velocidad de comunicacón que el USB (se espera que alcance los 800Mbps). Los conectores de FireWire pueden ser de 2 tipos: de 4 pines (sin alimentación) o de  6 pines (con alimentación incluida).

MODEM

El módem es el dispositivo que permite a un ordenador enviar y recibir información a través de la red telefónica conmutada.

Un módem puede ser interno (conectado a las ranuras de expansión de la placa base en el interior de la carcasa) o externo (situado fuera de la carcasa del ordenador y conectado a través del puerto serie o USB).

Para la transmisión de información a través del módem, existen gran cantidad de estándares. Tenemos dos tipos: los que se refieren a la comunicación entra el ordenador y el módem, y los que especifican el tipo de comunicación antre dos módems a travé de la red telefónica u otro tipo de red de área externa.

En una comunicación en serie, a módem se le conoce como DCE o ECD, mientras que el ordenador u otro dispositivo conectado a él se le llama DET o ETD. En este modelo de comunicación, el DTE es el que ordena el envío y recepción de los datos, mientras que el DCE establece las características de la conexión a ambos lados.

El término módem se ha ampliado actualmente de forma que muchas personas consideran que este dispositivo se usa para conectar su equipo a una red de área externa. En estas condiciones, el módem no funciona como modulador/demodulador de señal, ya que los métodos de señal son digitalesde extremo a extremo. Algunos ejemplos de estos adaptadores son:

• Módem RDSI: Interconecta el ordenador a la red digital RDSI.
• Módem xDSL: Se utiliza para conectar con una lína  xDSL.
• Módem cable: Se usa para conectar el equipo a las redes de cable coaxial.

Las comunicaciones a través de un módem se realizan utilizando el protocolo PPP (Point to Point Protocol). A este protocolo se le llama así porque está diseñado para controlar la comunicación entre dos sistemas que están conectados en los extremos de un cable.

TARJETAS DE RED

Es otro dispositivo muy importante en la instalación de una LAN. Básicamente realiza la función de inermediario entre el ordenado y la red de comunicación.

Los pasos que sigue una tarjeta de red para transmitir la información por el medio son los siguientes.

1. Determinar la velocidad de transmisión, la longitud del bloque de información, el tamaño de la memoria intermedia, etc.
2. Convertir el flujo de bits en paralelo a una secuencia en serie.
3. Codificar la secuencia de bits en serie formando una señal eléctrica adecuada.

Una tarjeta de red cableada tiene las siguientes partes: Procesador principal, conexión con el bus, zócalo ROM BIOS, transceptor, conector Wake on LAN, indicadores de estado.

Los adaptadores de red WiFi de PCMCIA están diseñados para conectar con redes inalámbricas o para permitir que los equipos donde se conectan gestionen sus propias redes de pequelño tamaño.

La instalación y la configuración de una tarjeta de red depende de el sestema operativo que tenga el equipo. Sin embargo, el paso previo de apertura de la carcasa e introducción del adaptador en una ranura de expansión libre es común en todos los casos.

PROTOCOLOS DE ENCAMINAMIENTO

Los routers calculan el mejor camino para enviar un paquete a destino mediante los protocolos de encaminamiento. Los protocolos de encaminamiento no son los protocolos enrutables (aquellos de nivel de red).

• RIP (Routing Information Protocol o Protocolo de Información de Encaminamiento):  Utiliza la cuenta de saltos como única información de la métrica para establecer la ruta más corta hacia un destino. Al no tener en cuenta toda la información, puede que no seleccione las mejores rutas.
• RIP2: Es una variante mejorada de RIP que incluye la máscara de red en las actualizaciones de las rutas.
• IGRP (Interior Gateway Routing Protocol o Protocolo de Encaminamiento de Pasarela Interior): Se trata de un protocolo más sofistica do que RIP, ya que tiene en cuenta el retardo, capacidad, carga y fiabilidad de los enlacas.
• EIGPR (Enhaced Interior Gateway Routing Protocol o Protocolo de encaminamiento de Pasarela Interior Mejorado): Es n protocolo que mejora las características de IGPR en cuanto a que calcula de una forma más rápida las métricas para las rutas y realiza un balance de carga para evitar que las mejores rutas terminen congestionándose.
• OSPF (Open SHortest Path First o  Primero el Camino Abierto Más Corto): Se trata de un protocolo avanzado que calcula las mejores rutas en función del estado de los enlaces y las distribuye entre todos los encaminadores de la red.
• IS-IS (Intermediate System to Intermediate System o  Sistema intermedio a Sistema Intermedio): Se trata de un protocolo de encaminamiento avanzado, diseñado por la ISO para el modelo OSI, que es capaz de integrar difrentes protocolos de red a la vez.

TABLA DE ENCAMINAMIENTO

Una tabla de enrutamiento, también conocida como tabla de encaminamiento, es un documento electrónico que almacena las rutas a los diferentes nodos en una red informática. Muestra la siguiente información:

• Protocolo de encaminamiento: Es el tipo de protocolo que creó la entrada en la tabla de encaminamiento.
• Red de destino: Dirección IP de la red destino a alcanzar.
• Máscara de red: Máscara de red aplicada a la dirección de la red de destino. La mayoría de los protocolos modernos no incluyen este campo, ya que se incluye el prefijo de red en la dirección IP de destino.
• Siguiente: Dirección IP del siguiente equipo (encaminador) para alcanzar el destino.
• Métrica: Información sobre el coste de esa ruta (dependiendo del algoritmo de encaminamiento utilizado).
• Interfaz: Nombre del puerto del equipo local por donde enviar el mensaje hacia el destino.

PROTOCOLO NAT

¿QUÉ ES?

En sus inicios, Internet no fue pensado para conectar tantos equipos, de modo que durante el desarrollo de IPv4 pensaron que con 32 bits para direcciones, lo que equivale a 4.294.967.296 de direcciones únicas, parecía más que suficiente para conectar todos los equipos.

Sin embargo, la red crecía de manera exponencial. A causa de dicho crecimiento, el número de direcciones disponible y por tanto, de equipos conectados llegaría al límite demasiado rápido. Por este motivo se ideó un "parche" que permitiría conectar a Internet muchos equipos utilizando únicamente una dirección IP, dicha solución se denominó NAT por las siglas en inglés de Traducción de Direcciones de Red. Dicha solución consistía básicamente en "jugar" con los puertos para multiplexar las conexiones de varios equipos a través de una conexión de salida. Gracias a la NAT, las empresas con decenas de equipos se podrían conectar a Internet utilizando unas pocas direcciones IP, lo cual otorgaría tiempo suficiente para desarrollar una nueva versión del protocolo IP que hoy conocemos como IP versión 6. Además, no solo sería útil en entornos empresariales, también en redes domésticas.

¿CÓMO FUNCIONA?

Existen principalmente 3 tipos de NAT: la de sobrecarga, la estática y la dinámica.

• NAT con sobrecarga

La NAT con sobrecarga es el tipo más común. Con este sistema evitamos contratar más de una dirección IP pública, ahorramos direcciones IPv4 y aumentamos la seguridad de nuestra subred ya que un atacante no podría conectarse directamente a nuestros equipos.

Para poder multiplexar las conexiones se utilizan los 65.536 puertos de los protocolos TCP y UDP. De modo que cuando un equipo quiere establecer una conexión con el exterior, el router "coge" su paquete, cambia la dirección IP privada y puerto del origen por su dirección IP pública y un puerto aleatorio que esté libre, a continuación guarda los datos del cambio en la tabla de reenvío para que éste pueda ser deshecho y envía el paquete. Cuando el destino responda, el router deshará el cambio y lo enviará al equipo dentro de la red. De modo que ninguno de los extremos se de cuenta.

• NAT estática

Una dirección IP privada se traduciría siempre en la misma dirección IP pública. Esto permitiría que un host dentro de nuestra red sea visible desde Internet.

• NAT dinámica

El router tiene asignadas varias direcciones IP públicas y las utilizará en función de la demanda, es decir, cada vez que un equipo inicie una conexión el router utilizará una de las direcciones IP disponibles que no esté siendo utilizada. De modo que a cada equipo le corresponde al menos una dirección IP pública.
Por otro lado se aumenta la seguridad ya que dificulta que un atacante externo ingrese en nuestra red debido al "salto constante entre direcciones IP".