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Gateways

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GATEWAYS

INDICE

- ¿Qué son? [1] [2] [3] [5] [7]

- ¿Cómo funcionan?

2.1 - Función principal [2] [4]

2.2 - Otras funciones [3] [4] [5] [6]

- Características fundamentales [1]

- Tipos principales de Gateways [3] [7] [8] [13] [14] [15] [16] [17]

- Algunos modelos comerciales

Woodhead gateway [9]
Gateway LION-RDSI [11]
Qontinuum G-700/10BT [12]
Totalfon 102 [10]

- Bibliografía

- ¿QUÉ SON? [1] [2] [3] [5] [7]

Son dispositivos y/o programas para permitir la comunicación entre redes que pueden ser diametralmente distintas. Por ello su ubicación será siempre en los extremos -entradas y salidas- de las redes.

Para permitir tal comunicación realizan adaptación de protocolos -como por ejemplo desde TCP/IP al SNA de IBM, o desde TCP/IP a X25-, por lo que también se les denomina traductores de protocolos. Aunque la denominación más común en lengua castellana es la de “pasarelas”. Los protocolos con los que más frecuentemente trabajan son TCP/IP, IPX, ATM, Ethernet, RDSI, SONET, Token Ring, xDSL, y ARCNET.

Su área de trabajo son las capas superiores del modelo OSI, llegando desde el nivel de aplicación al nivel de transporte, e incluso hasta los niveles más inferiores. Aunque muchos gateways efectúan la adaptación de modo que también subsane las diferencias que puedan existir, a nivel de infraestructuras, entre dos redes distintas. Y es por su amplio abanico de actuación por lo que en el mercado pueden encontrarse una gran variedad de productos que incluyen en su nombre la palabra “Gateway”, pudiendo ocurrir en muchos casos que no se trate realmente de gateways, sino, por ejemplo, de routers trabajando sobre TCP/IP.

Son por todo ello las entidades que están en el nivel superior a los routers. Además, realizan funciones de enrutamiento tanto hacia dentro como hacia fuera de la red local. Pueden realizar además muchas otras tareas.

- ¿CÓMO FUNCIONAN?

- Función principal [2] [4]

Su principal función, como se ha indicado, es permitir la comunicación entre redes, para lo que se basan fundamentalmente en la traducción o adaptación de protocolos. Para realizar esta traducción tienen duplicada la pila de protocolos OSI, de modo que estas dos pilas sean las pilas de protocolos de los 2 protocolos a traducir, incluso aunque uno de los protocolos no sea conforme a la norma OSI. Cómo es lógico, esta traducción implica una relentización en la transmisión de paquetes de una red a otra.

Cuando reciben los datos encapsulados de un protocolo, los van desencapsulando hasta el nivel más alto. Y a continuación irán encapsulando los datos en el otro protocolo desde el nivel más alto al nivel más bajo, para volver a dejar la información en la red, una vez que se ha completado la traducción. El nivel más bajo de la capa OSI en el que va a trabajar dependerá del tipo de gateway, pudiendo ser principalmente el nivel de transporte o el nivel físico. Por ello muchos gateways pueden realizar también funciones de encaminamiento.

- Otras funciones [3] [4] [5] [6]

Un gateway puede incluir otras funciones opcionales, de las que las más importantes se relatan a continuación:

Firewall: Debido a que un gateway supone un punto de entrada para información proveniente de otras redes externas, son un punto estratégico para situar un firewall, con el que controlar que no entren códigos nocivos en la red de destino;

Servidor proxy: Al igual que en la función que se acaba de describir, su ubicación resulta ideal para ubicar un servidor proxy. En este caso la función realizada es la de acceder a documentos externos a una red cuando alguno de los equipos que sí están dentro de esa red lo solicita. El gateway obtiene el documento en cuestión, y a continuación se lo sirve al equipo que lo solicitó. Pueden tener una cache en la que almacenar los documentos recientemente consultados, lo cual acelera los accesos repetidos a los mismos;

Servidores de dominios de nombre (DNS): Presenta mucha similitud con la función anterior, desde el punto de vista de que un equipo de una red solicita información de una dirección lógica que corresponde a un servidor externo a dicha red. El gateway traducirá dicha dirección al valor físico correspondiente;

VPN (Virtual Private Networks): Por medio de una técnica llamada “tunneling”, se simulan conexiones punto a punto en redes de difusión. Esto permite obtener la apariencia y muchas de las ventajas de las conexiones punto a punto aunque se estén atravesando estructuras incompatibles. Algunos gateways trabajando en conjunto permiten incluso implementar redes privadas funcionando sobre redes públicas, donde el gateway de las red privada de origen envía a los de las redes privadas destinatarias los datos a transmitir más las instrucciones de configuración que permitirán la redirección a la máquinas destinatarias;

Correo electrónico (SNMP, POP3);

Servidores de web (HTTP/1.1).

- CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES [1]

Forma (Form factor): Las formas de un gateway pueden ser varias. Algunas de ellas se relatan a continuación:

Portátil: Como indica este término, estos gateways son ordenadores portátiles;
Placa base: Es una placa base para PC, que incorpora las características típicas del resto de placas base, más las características de un gateway;
Torre, micro torre y sobremesa: Forma exterior similar al resto de ordenadores;
Small form factor: Su CPU será de tamaño más reducido que el habitual. Normalmente la reducción de tamaño afecta al ancho de la CPU. Pueden ser tanto de torre como de sobremesa;

All-in-one: Son gateways en los que la CPU está integrada en otro componente, normalmente el monitor;
Para rack o similares: Son dispositivos de reducidas dimensiones, externos al PC, y que pueden ser metidos en un rack.

Tipo de red: El tipo de red hace referencia tanto a la topología lógica como a la topología física. Los tipos de red son los mecanismos principales para las comunicaciones en red. Especifican los atributos que debe tener el software de comunicaciones de datos, tales como la estructura de los paquetes y la información en ellos contenida. Los protocolos pueden también indicar todas o algunas de las características operacionales del hardware en el que van a estar funcionando. Los diversos tipos de tecnologías que pueden ser interconectados son protocolos como TCP/IP o IPX, estándares como ATM (transferencias asíncronas ) o SONET (transmisiones por vía óptica), y arquitecturas como ARCNET, SNA de IBM, ethernet, RDSI, Token ning, xDSL, telefonía estándar para voz, telefonía para fax, fibra óptica, red eléctrica por la que también se transmiten datos, o comunicaciones por dispositivos serie, sólo por mencionar las más extendidas.

Prestaciones: Se destacan tres aspectos fundamentales:

Número de usuarios: Número de usuarios para los que se ha diseñado el dispositivo. Este número puede estar en torno a 500 usuarios, y si se usan una estructuras a dos niveles se puede superar este número;
Número de puertos: Número total de puertos disponibles en el equipamiento. En contra de lo que pudiera pensarse, no suele ser un número muy elevado. Normalmente estará comprendido entre 2 y 4 puertos;
Tasa de transferencia de datos: Como es obvio, la tasa de transferencia se verá limitada por los tipos de redes a unir. Por ejemplo, si una red se conecta mediante RTB, esta nunca podrá superar los 56 kbps. Por ello, el rango de tasas de transferencia que ofrecen los gateways es muy amplio. Se pueden encontrar tasas que van desde 2400 bps hasta más de 100 Mbps.

Tipo de puertos: Tendrán que corresponderse con las arquitecturas de las redes a unir. Los más habituales son AUI (Thicknet, para conexiones 10Base57), BNC (Thinnet, para redes de cable coaxial), IEEE 1394 (puerto de alta velocidad Firewire), GBIC (para conexiones 1000BaseX), MIC (multiple interfaz conector), RJ-45, RJ-11, SC (fibra), serie (RS232, RS485, RS422, etc), RDSI y USB.

Memoria y procesador: Suelen corresponderse con el equipamiento de los ordenadores convencionales, pudiéndose ver RAM de 256 MB o procesador Pentium 4 a 2.66 Ghz por ejemplo.

Apilable y/o con anclajes para rack: Ciertos gateways, normalmente de tamaño reducido, presentan una forma que les permite ser apilados encima y debajo de otros dispositivos de forma análoga. Hay gateways que incluso presentan anclajes para ser acoplados dentro de un rack.
Con indicadores LED: presentan diodos LED, normalmente en la parte frontal, que pueden indicar actividad, conexión con la red, alimentación, puerto descolgado o llamando, o trama enviada o recibida entre otros.

Firewall integrado, VPN: Son otras opciones que puede presentar un gateway. Como se comentó en el apartado de otras funciones de los gateways, el firewall es una protección contra códigos nocivos, y VPN es una conexión virtual punto a punto.

- TIPOS PRINCIPALES DE GATEWAYS [3] [7] [8] [13] [14] [15] [16] [17]

Existe gran diversidad de Gateways, por lo que habría gran cantidad de criterios para dividirlos en grupos. Consideraremos aquí la forma de la que están implementados para realizar tal división. Esta implementación puede realizarse sólo con hardware, sólo con software o con ambos.

Implementados en software: Al abarcar los gateways principalmente los niveles 4, 5 6 y 7del modelo OSI, una posibilidad que existe a la hora de implementar un gateway es diseñar un software que realice la traducción de protocolos. Las máquinas en las que se vaya a instalar, deberán contar con el hardware apropiado para que el gateway pueda realizar el intercambio de datos. Normalmente los gateways software están destinados a trabajar en la World Wide Web. Son productos de este tipo:

Secure Payment Gateway de Verisign, empleado para ofrecer seguridad en transacciones a través de internet;
MnLINK Gateway: Librería para que cualquier persona en Minnesota tenga acceso a casi cualquier información independientemente de su formato y ubicación;
RDF Gateway: RDF es un servidor que contiene bases de datos y aplicaciones específicas. Instalar RDF Gateway permite desarrollar aplicaciones o integrar RDF (Resource Description Framework) en otras aplicaciones, o usar aplicaciones previamente desarrolladas para RDF usando un navegador.
CGI: Es un estándar para programas que conectan aplicaciones externas con servidores de información.

Implementados en hardware y software: Son en el fondo PC's. Dispondrán por tanto de los puertos o conectores necesarios para conectarse a las redes en que vaya a trabajar. Y tendrán instalado el software necesario adaptar los protocolos. No necesitan ningún sistema operativo exclusivo. A continuación algunos de estos modelos:

Gateway E-6000: Existe una firma llamada Gateway que se dedica a la fabricación de los mismos. Este modelo es un Pentium 4 a 2.4 Ghz, que trabaja con los protocolos de enlace Ethernet y Fast Ethernet;
HP DC5000: Modelo con small form factor, Pentium 4 a 2.8 Ghz, que maneja los protocolos de enlace Ethernet, Fast Ethernet y Gigabit Ethenet;
Gateway E-610: Máquina de tipo all-in-one que presenta todos los conectores en el reverso del monitor. Utiliza un Pentium 4 a 2.6 Ghz.

Implementados en hardware: Suelen ser de reducido tamaño. Normalmente presentan diodos LED en el frontal, y conectores o puertos en la parte trasera. La conversión de protocolos se realiza en la circuitería interior. Muchos de ellos vienen preparados para ser acoplados en un rack. Pueden conectarse a un PC para ser configurados. En el siguiente apartado se analizarán varios de estos dispositivos: Woodhead gateway, Qontinuum G-700/10BT, y el VoIP Totalfon 102 .

- ALGUNOS MODELOS COMERCIALES

Woodhead Gateway [9]: Aparato compacto, independiente, y configurable mediante un puerto serie, que actúa como puerta de enlace entre diferentes dispositivos Ethernet TCP/IP y Serie para conseguir su integración en un sistema común. Además, permite la comunicación simultánea entre dispositivos industriales (PLCs, SCADA, etc...) utilizando hasta 8 protocolos Ethernet distintos y 6 serie. Integra un potente procesador Intel x86 donde se ejecuta el núcleo del sistema a tiempo real. Tiene una memoria RAM de 16 Mb. Con el soporte de su base de datos interna (32 Kbits, 32 Kwords) realiza las operaciones de comunicación para el intercambio de información entre los diferentes dispositivos a través de Funciones Cíclicas de lectura/ecritura automáticas y permite la recepción de peticiones no solicitadas. Incluye un paquete de Software que funciona bajo Windows XP o 2000 para su configuración remota a través de conexión TCP. Este paquete incluye:

Configurador de protocolos serie y Ethernet
Monitorización y Edición de Funciones Cíclicas
Diagnósticos gráficos de red Ethernet
Acceso a Datos
Carga y Descarga de datos para diagnósticos avanzados

En su la parte frontal de su carcasa presenta el diodo LED de actividad, y en la parte posterior los de actividad y red. Tiene 3 puertos: un puerto RJ45 para conexión a Ethernet a 10 Mbps, y dos puertos serie asíncronos, uno de ellos un RS485/422 -RJ11- de hasta 38400 bps, y el otro un RS232 de 9 pines para configuración del gateway.

Gateway entre la LAN de fibra óptica LION y RDSI [11]: Diseñado por Telefónica, se crea en fase experimental a finales de los años 80. LION es una LAN multiservicio, que presenta un ancho de banda superior a 100 Mbps. utilizando fibra óptica, e integra en el sistema servicios de voz, datos, y vídeo comprimido.

Al ser de 64kbps. el ancho de banda de la RDSI, el gateway no soporta todos los servicios de LION. No se trata de una simple conversión de un canal de datos a otro, ya que en la arquitectura tratada, las dos redes constan de varios canales que deberán ser procesados simultaneamente. El gateway extraerá la referencia de reloj de la RDSI y se la entregará a LION como señal de sincronismo interna. El acceso a la RDSI se hará mediante enlaces primarios, disponiéndose en cada uno de ellos de 30 canales B para información, y un canal D para señalización y transmisión de datos, todos ellos de 64 Kbps. El Gateway efectúa la conmutación de canales internos de LION sobre canales de información B de la RDSI, y realiza asimismo la paquetización/despaquetización de las muestras de los circuitos para la transmisión interna por circuitos de LION. Se pueden también transmitir datos empaquetados entre RDSI y LION. Otra función realizada es el establecimiento de llamadas telefónicas entre una red y otra. En cuanto a la arquitectura del gateway, presenta los siguientes módulos:

Módulo de acceso primario a la RDSI: Extrae la señal de reloj, lee o inserta tramas, y trata el canal de señalización D de la RDSI
Módulo de interfaz con LION: Conecta el gateway con el resto del sistema LION. Utiliza un interfaz dividido en dos buses, uno para intercambiar muestras con hasta 32 circuitos bidireccionales por los que se emiten ráfagas, y otro para transferencia de datos de señalización, comandos respuesta o datos de aplicaciones que deben ser direccionados hacia la RDSI
Módulo de proceso software: Realiza las funciones de alto nivel del Gateway, como el tratamiento y conversión entre señalizaciones, establecimiento de los circuitos virtuales de datos, y funciones de mantenimiento y administración.
Módulo de distribución de alimentación y reloj: Genera los relojes internos a partir de la señal obtenida por el módulo de acceso primario a la RDSI, y se los entrega a LION para su sincronización con la RDSI.

Qontinuum G-700/10BT [12]: Enlaza un bus RS-485 (con conector RJ11) o una conexión RS-232 a una conexión Ethernet o WiFi (con conector RJ45). Es un pequeño dispositivo compacto para ubicación en sobremesa. Presenta 4 LED en su frontal: alimentación, existencia de enlace, transmisión y recepción. En cuanto al número de puertos, son tres: un RJ45 para conexión con una LAN ethernet, un RJ11 para comunicación con un terminal, y un RS232 de 9 pines también para conexión con un terminal.

Totalfon 102 [10]: Es un gateway modular VoIP, Voice over IP. Permite la transmisión de voz y de fax a través de un puerto ethernet. Es compatible con cualquier producto VoIP que trabaje bajo el protocolo SIP (Session Initiation Protocol). El aparato de teléfono o el fax pueden ser conectados directamente a este producto. No necesita configuracones complejas ni software adicional, aunque puede ser administrado remotamente mediante telnet o un navegador entre otros. Permite cualquier conexión a internet, como mediante un modem o router ADSL, o una conexión por cable digital (cablemodem). Dispone de un puerto ethernet que cumple las normas 10Base-T y 100Base-T. Los diodos LED presentes son el de actividad de ethernet, el de estado de los puertos analógicos descolgado/llamando, y el de alimentación.