Topologías de Red

Internet. Ancho de banda. Mantenimiento de una red. Estándares

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INTRODUCCIÓN.-

La dependencia cada vez mayor de los servicios Internet para la investigación cooperativa en instituciones y universidades de toda Europa, lleva a unos requisitos de ancho de banda cada vez mayores en redes de investigación.

A finales de diciembre de 1998 tuvo fin el proyecto que se desarrollaba para dotar a Europa de una "línea de alta velocidad de telecomunicaciones", conocido como Proyecto Quantum cuyo resultado fue la TEN-155.

La TEN-155 interconecta 16 redes universitarias de investigación de toda Europa a velocidades de hasta 155 Mbps. Para estudiantes en universidades, así como para instituciones científicas y de investigación. Esto significa un aumento en la capacidad de comunicación con el resto de universidades europeas de 7 veces. Esta red hace un uso directo de la tecnología SDH y usa múltiples enlaces internacionales . Por primera vez, y como resultado directo de la liberalización del mercado europeo de telecomunicaciones, el ancho de banda internacional será el mismo que el disponible en los servicios nacionales usados por la comunidad investigadora europea.

MAPA TOPOLÓGICO.-

Las primeras líneas de la red TEN-155 en estar operativas fue el anillo SDH de 155 Mbps. que conecta Francia, Alemania, Los Países Bajos y el Reino Unido, además de los enlaces que conectan los países nórdicos, a través de Suecia, y Suiza a Alemania y los Países Bajos.

El 16 de diciembre fue operativo un enlace de 34 Mbps entre Bélgica y los Países Bajos, mientras que las redes universitarias de Austria, la República Checa, Grecia, Hungría, Italia y Eslovenia migraron de la TEN-34 a la TEN-155 en enero de 1999. Luxemburgo, Portugal y España conectaron poco después, y durante 1999 se alargó la TEN-155 hasta Irlanda.

Se mejoró la red a través de un nuevo enlace de 155 Mbps con los Estados Unidos en enero de 1999.

'Topologas de Red'

USUARIOS.-

Ciertos grupos de usuarios específicos en universidades e instituciones de investigación pueden hacer uso de este tipo de ancho de banda que permite la configuración temporal de conexiones con capacidad garantizada, es decir, utilización de un “ancho de banda gestionado”. De esta manera, TEN-155 satisface los requisitos de la Comunidad Europea de Investigación que necesita mayor ancho de banda y garantía de calidad de servicio.

Así pues, no puede conectarse un usuario cualquiera directamente a TEN-155 ya que esta red esta destinada a interconectar redes nacionales entre sí.

Ahora, gracias al nacimiento de esta red de alta velocidad existen nuevas aplicaciones que pueden usarse y que antes no eran factibles, y de las que se beneficiarán todas las entidades comentadas anteriormente, tales como el uso de aplicaciones multimedia de comunicación a tiempo-real (video-conferencia), video bajo demanda, junto con nuevas técnicas de compresión (idóneas para trasferencia de video) así como una notable mejoría en las comunicaciones internacionales.

ADMINISTRACIÓN.-

Un Consorcio formado por todas las redes universitarias europeas (las organizaciones nacionales que facilitan a las universidades y a las instituciones de investigación académica comunicaciones de datos mediante tecnología Internet pero independientes de la red Internet comercial) y DANTE, como socio coordinador, ha organizado y pone en servicio la red TEN-155.

DANTE es una compañía sin ánimo de lucro que se fundó en 1993 para organizar y gestionar la provisión de conectividad Internet paneuropea para la comunidad europea de investigación.

PROVEEDORES

El contrato para el abastecimiento del grueso de la capacidad en circuitos y del servicio de ancho de banda gestionado ha sido otorgado a Unisource Belgium es el proveedor principal de la red TEN-155 y facilita conectividad en Bélgica, Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido.

DANTE ha firmado contratos con Datakom, Matav, Mero y OTE para proporcionar conectividad a Austria, Hungría, República Checa y Grecia respectivamente y está finalizando contratos de mantenimiento en Portugal y Eslovenia.

En España es la RedIRIS la que proporciona acceso a

MANTENIMIENTO.-

El funcionamiento diario de la red y de los servicios que ofrece, esta gestionado por UKERNA (el organismo responsable para el desarrollo y funcionamiento de la red de investigación nacional del Reino Unido) y la Universidad de Londres.

Entre las responsabilidades del funcionamiento de la red se incluyen la supervisión y funcionamiento de los nodos de conexión bajo protocolo IP, que conectan la infraestructura de la red a través de aplicaciones, software y mantenimiento del hardware, junto con el uso de informes de servicio.

Como ya se ha comentado en el apartado anterior el manejo del ancho de banda proporcionado a todas las redes de la investigación nacionales que participan en TEN-155 es regulado directamente por Unisource Bélgica.

DANTE es responsable además de la dirección diaria. Esto incluye planeado de la red, dirección del proyecto técnico y aspectos comerciales y administrativos del trabajo. Debido a que DANTE es una pequeña organización recurre a la utilización de contratas para poder desarrollar esta gran actividad con eficacia.

En todo el funcionamiento general de la red también influye el personal de las otras redes de investigación nacional que están conectadas, el cual sirve de gran ayuda, sobre todo en materias técnicas.

TECNOLOGÍA.-

Junto a servicios IP básicos (best-effort), TEN-155 ofrece Calidad de Servicio (QoS) garantizada. Un programa de desarrollo encargado de las especificaciones técnicas de la red, experimentó con las tecnologías SDH, IP y ATM más avanzadas en entornos de Area Extendida (WAN) y en el entorno Internacional. Los resultados de estos estudios trajo consigo que la tecnología de la red estuviera formada por elementos diferentes y complementarios de distintas redes de telecomunicaciones, que buscan proporcionar esa Calidad de Servicio.

SYNCHONOUS DIGITAL HIERARCHY (SDH) .-

En los comienzos de los 60 todos los sistemas de conmutación y transmisión

Eran analógicos. En este periodo, expertos en transmisión estuvieron trabajando en PCM (MIC) para transformar las señales de voz analógicas en cadenas digitales de bits. Su principal propósito fue resolver el problema de la presencia de demasiados hilos de cobre en las calles y la ausencia de espacio para instalar nuevas líneas. Utilizando 4 hilos de cobre, una cadena digital podría transmitir muchas señales de voz con mejor calidad que con sistemas analógicos. Así surgieron los estándares americano (1965) y europeo (1968).

'Topologas de Red'

'Topologas de Red'

SDH es parte de la tecnología que utiliza TEN155 para multiplexado y demultiplexado, junto con sistemas de señalización y sincronismo.

TECNOLOGÍA ATM.-

Este tipo de tecnología se usa para redes que necesiten una gran calidad y ancho de banda en sus aplicaciones.

Como los medios de transmisión han decrementado de forma considerable sus tasas de error, la idea es adoptar un sistema de conmutación independiente del medio fuente, o dicho de otra forma, que la red sea flexible para soportar información procedente de cualquier equipo utilizando seguros medios de transmisión, de ahí que esta tecnología soporte la utilización de nuevas aplicaciones (VTOA, MPOA, VOIP, VLAN o LANE, ....) muchas de las cuales han sido tema de trabajo para mis compañeros.

Sobre estas líneas intentamos hacer una breve referencia a lo que es la tecnología ATM utilizada por TEN155.

Históricamente:

  • Redes de Conmutación de Circuitos → Tráfico de Bit Rate constante.

  • Redes de Conmutación de Paquetes → Tráfico de Datos.

Ahora:

  • Red Híbrida → Tráfico Multimedia.

El esquema adoptado para estas redes es que la información se envía utilizando celdas de pequeño tamaño (53 bytes) que permiten que los ecaminadores realicen una conmutación muy rápida (ya que estos no tienen en cuenta errores de la red por si misma, ya que la seguridad del medio de transmisión permite una menor verificación de errores por parte de los nodos) y de un campo en la cabecera de las celdas para conceder prioridad o no a los paquetes (ej: en una comunicación de audio y video, se le concede mayor prioridad a las muestras de audio sobre las de video). Además, se le roba una importante capacidad de proceso a los conmutadores.

Arquitectura de protocolos ATM:

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Soporta tres planos:

  • Plano Control: Utilizado para señalización (establecimiento y liberación de los canales virtuales conmutados).

  • Plano Usuario: Permite la comunicación extremo a extremo.

  • Plano Gestión: Notificación de error y gestión de los canales virtuales permanentes.

Los tres planos utilizan los servicios de los niveles inferiores para el envío de

celdas a través de la red.

Los niveles inferiores son:

  • AAL: Realiza la adaptación de entre las clases de servicios ofrecidos al usuario y el servicio basado en celdas.

  • ATM: Generación de cabeceras de celdas, multiplexación & demultiplexación de celdas.

  • FISICO: Codificación de línea, sincronización,...

Servicios ATM Básicos:

servicios

AAL1

aal2

aal3-4

aal5

Relacion temporal

si

si

si

si

bit rate

cte

variable

variable

variable

Modo conexion

oriENTADO

CONEXION

oriENTADO

CONEXION

NO oriENTADO

Conexión

NO oriENTADO

CONEXION

Protocolos de Conexión Básicos

  • UNI: Protocolo de conexión que ha de cumplir un equipo si desea conectarse a un conmutador ATM

  • NNI: Protocolo de interconexión entre conmutadores ATM.

ATM

'Topologas de Red'
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Como conclusión final nos gustaría resaltar que aunque ATM representa una infinita gama de posibilidades, sigue siendo un problema la complejidad que supone la adaptación de estas nuevas tecnologías refiriéndonos principalmente a temas relacionados con la infraestructura de la red, necesidad de software especial, problemas en cuanto a interconexión con otras redes clásicas como pueden ser LAN'S (802.3, 802.4, 802.5, FDDI, FDDI-II, ...), WAN, MAN,....

TECNOLOGÍA IP .-

IP a diferencia del protocolo X.25, que está orientado a conexión, es sin conexión. Está basado en la idea de los datagramas interred, los cuales son transportados transparentemente, pero sin seguridad, desde el equipo fuente hasta el equipo destinatario, quizás recorriendo varias redes mientras viaja.

El protocolo IP trabaja de la siguiente manera; la capa de transporte toma los mensajes y los divide en datagramas, de hasta 64K octetos cada uno. Cada datagrama se transmite a través de la red interred, posiblemente fragmentándose en unidades más pequeñas, durante su recorrido normal. Al final, cuando todas las piezas llegan a la máquina destinataria, la capa de transporte los reensambla para así reconstruir el mensaje original.

Actualmente, el número de ordenadores en las sociedades capitalistas ha aumentado y sigue aumentando en tan considerable medida, que en un período máximo de 2 años aproximadamente el espacio de direccionamiento se habrá agotado. Para solucionar este tremendo problema las organizaciones correspondientes (IAB, IETF,....) han cambiado la tecnología de Internet cambiando para ello la estructura de las cabeceras de los datagramas en medida a incrementar el espacio de direccionamiento.

La nueva versión de cabecera traerá consigo una serie de mejoras:

  • Espacio direcciones ampliado → 6.1023 PC'S/m2.

  • Direccionamiento más flexible.

  • Facilidad asignación de recursos.

  • Capacidades de seguridad.

Arquitectura de Protocolos.-

nivel de aplicación

NIVEL DE TRANSPORTE

TPC

UDP

NIVEL INTERNET (IP)

NIVEL FISICO

Los servicios que nos proporciona Internet son mucho y variados, tantos como protocolos del nivel de aplicación. Así, entre los principales destacamos:

  • Correo electrónico (SMTP, MIME)

  • Transferencia de ficheros (FTP)

  • Transferencia de hipertexto (páginas web) (HTTP).

  • Conexión remota (TELNET).

  • Interconexión (IGP, EGP)

  • Chat,….

.

ANCHO DE BANDA GESTIONADO

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Debido a la demanda considerable de recursos por parte de los centros de investigación y universidades se desea que el ancho de banda esté garantizado para apoyar sus distintas actividades.

Este es otro motivo de que se usen una mezcla de tecnologías diferentes, ya que por ejemplo la tecnología de IP actual no es capaz de proporcionar semejante servicio garantizado.

En la actualidad, hay grupos de trabajo de la IAB (Junta de Actividades de Internet) intentando proporcionar Calidad reforzada de Servicio a Internet, pero todavía no es factible, así pues nos vemos obligados a utilizar una combinación de ATM e IP como única manera probada de lograr esto hoy en día.

El manejo del Ancho de Banda se hace usando la infraestructura de ATM subyacente para proporcionar una combinación de camino virtual y servicios de la red privados virtuales a los usuarios.

Además la, Calidad de Servicio es íntegra dentro de la red.

COSTE.-

Durante aproximadamente un período de tres años TEN-155 costará unos 120 millones de euros (20.000 millones de pesetas). La red esta subvencionada mayoritariamente por la U.E. que apuesta por promover nueva tecnología y aumentar la fuerza competitiva de Europa en telecomunicaciones.

Con la liberalización en el sector de las comunicaciones en casi todos los países europeos los precios se abarataron bastante ya que según estudios económicos realizados tuvieron la conclusión de que TEN-155 está en promedio 7 veces más rentable que su predecesora TEN-34.

Todavía se están negociando contratos con otras Operadoras Europeas de Telecomunicaciones.

RELACIONES CON OTRAS REDES.-

  • TEN-34. -

La TEN-34 fue la primera red pan-europea en permitir cualquier despliegue serio de la transmisión de aplicaciones multimedia. TEN-34 se puede decir que es la espina dorsal de la nueva TEN-155 que fortalece el funcionamiento de la red.

  • INTERNET 2. -

Internet 2 no es más que una iniciativa americana apuntada a desarrollar nuevas aplicaciones, lo cual requerirá la reestructuración de una infraestructura especializada en EE.UU. para apoyar a la investigación y la enseñanza. Como tal, tiene muy objetivos similares a TEN-155 y se espera que EE.UU. y Europa deseen interconectar las dos redes, pero tiene características que la diferencian en puntos claros respecto de la red paneuropea, algunas de ellas podrían ser:

1.- Internet 2 es una red independiente a la antigua red Internet (IPV4), mientras que TEN34 constituye la espina dorsal de la TEN155 tal y como se ha comentado anteriormente.

2.- Internet 2 busca en un futuro una globalidad de usuarios mayor a la de TEN155 permitiendo acceso a empresas y corporaciones con aplicaciones como la tele inmersión (creación de entornos virtuales para reuniones), así como a centros médicos y hospitales con otro tipo de aplicaciones como la telemedicina.

3.- Internet 2 además de estar subvencionada por el gobierno de los EEUU, tienen también una aportación muy importante del presupuesto las grandes empresas, interesadas en tener sus servicios.

4.- Internet 2 tiene unas partes o centros constituyentes principales, como son los gigapops, que son centros gestionadores de tráfico interred de una misma zona geográfica y entre otras a partir de otros gigapops.

VISIONES FUTURAS.-

En el contrato que la red se anticipa que puede actualizarse a 622 Mbps durante el periodo del mismo. Pero en un futuro se prevé que la red pueda ser desplegada por Europa llegando a adquirir velocidades del Gigabit por segundo.

Además de la TEN-155, el Proyecto Quantum llevará a cabo un programa de investigación avanzado, llamado Programa de Prueba Quantum (QTP) qué tiene el firme objetivo de probar y validar nuevas tecnologías, productos y servicios con vista a introducirlos entre los ya existentes en TEN-155 en alguna fecha futura. El QTP es supervisado por DANTE.

Best-effort → Este es el nombre del servicio ofrecido por Internet y viene a decir que la red va ha hacer todo lo posible para proporcionar un buen servicio.

QoS → Viene de Quality of Service. Este servicio permite aplicaciones que best-effort no es capaz de proporcionar, ofreciendo así un servicio con distintos niveles de calidad (telefonía, videoconferencia, .... Este tipo de servicio es proporcionado por ATM.

LAN

UNI

UNI

NNI