Arquitectura IP/ATM

ARQUITECTURA IP/ATM

A mediados de los años 90 IP fue conquistando terreno como protocolo de red ante otras arquitecturas que se encontraban en uso como: SNA, IPX, AppleTalk, OSI, etc. El gran auge de la Internet y su explosivo crecimiento generó un déficit de ancho de banda, ya que los "backbones" IP de los proveedores de servicio (NSP) estaban construidos con enrutadores conectados por lineas dedicadas, lo que ocasionaba congestión y saturamiento de las redes. Había entonces que idear otras alternativas de ingeniería de tráfico.

La respuesta de los proveedores fue el incremento del número y de la capacidad de los enlaces. Del mismo modo, se plantearon la necesidad de aprovechar mejor los recursos de red existentes, sobre todo la utilización eficaz del ancho de banda de todos los enlaces. Con los protocolos habituales de encaminamiento (basados en métricas del menor número de saltos), ese aprovechamiento del ancho de banda global no resultaba efectivo.

La arquitectura IP(Internet Protocol), ésta se encarga del direccionamiento de los datagramas de información y de la administración del proceso de fragmentación de dichos datagramas; donde los datagramas se puede definir como la transferencia de unidad que utiliza el IP en algunos casos, para identificar en forma más específica los datagrama internet o datagrama IP. Este protocolo se caracteriza por:

* No ser orientado a conexión.

* La transmisión en unidades denominadas datagramas.

* No corregir errores ni controlar la congestión.

* No garantizar la entrega en secuencia.

* No contener suma de verificación para el contenido de datos del datagrama, solamente para la información del encabezado.

Por lo tanto, los esfuerzos se centraron en aumentar el rendimiento de los enrutadores tradicionales, tratando de combinar, de diversas maneras, la eficacia y rentabilidad de los conmutadores ATM (capa 2 del modelo OSI) con las capacidades de control de IP (capa 3 del modelo OSI).

La arquitectura ATM

La dan a conocer al mundo de la red para hacer frente al desarrollo de la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones, además por: a) La necesidad de un sistema de transmisión que optimizara el uso de los medios de transmisión de alta velocidad. b) Un sistema que pudiera interactuar con los sistemas existentes sin reducción de su efectividad. c) Un diseño que no fuera muy caro. d) Un sistema que fuera capaz de funcionar y admitir las jerarquías de telecomunicaciones existentes. e) Un Sistema orientado a conexión que asegurara la entrega precisa y predecible. f) Que se asignarán el mayor número de funciones posibles al hardware reduciendo así las asignadas al software, aumentando de esta forma la velocidad. El ATM tiene como características fundamentales:

*Se basa en la transmisión de celdas. Estas son unidades de datos de 53 bytes de tamaño fijo.

*Opera en modo orientado a la conexión.

*Las celdas incluyen información que permite identificar la conexión a la cual pertenecen.

*La utilización de celdas simplifica el hardware de los conmutadores y simplifica el procesamiento necesario en cada nodo.

*Reduce el tamaño de los buffers internos de los conmutadores.

*Permite una gestión de los buffers más rápida y eficiente.

*La transferencia se lleva a cabo en trozos discretos y varias conexiones lógicas pueden multiplexarse sobre una misma interfaz física.

*Las conexiones son punto a punto y halfduplex.

*Combina las ventajas de la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes.

*Proporciona servicio orientado a la conexión, pero no proporciona acuses de recibo.

*Si proporciona entrega en orden, y se le da la misma importancia a que las celdas lleguen bien y en orden que al hecho de que las celdas lleguen, la subred ATM puede descartar celdas. La arquitectura ATM está basada en la existencia de 3 capas fundamentales y 3 planos. Las capas son la capa física, la capa ATM, la Capa de Adaptación ATM (AAL), y los planos son: El plano de usuario, de control y de gestión.

Las capas se definen como:

-La capa física: Define las interfaces y los protocolos de las tramas para la red ATM.

Las velocidades de transferencia en la capa física van de 25’6Mbps hasta622’08Mbps. La velocidad más comúnmente usada es la 155’52Mbps.

-La capa ATM: Define la estructura de la célula ATM y la señalización a través de las conexiones en una red ATM. Esta capa también crea las células ATM y permite el establecimiento y "destrucción" de las conexiones virtuales (VC y VP) en la red.

-La capa de adaptación al medio (AAL): Proporciona la conversión en células de los diferentes tipos de paquetes, necesaria para acomodar la mezcla de tipos de datos en una misma red. La AAL realiza las funciones de segmentación y reensamblado que componer la información de las capas de niveles superiores.

Los planos se pueden definir:

-Plano de usuario: Permite la transferencia de información de usuario, así como de determinados controles asociados a dicha transferencia como son el control del flujo y de algunos errores.

-Plano de control: Realiza funciones de control de llamada y de control de la conexión. Es realmente el que se encarga del establecimiento y liberación dela conexión.

-Plano de gestión: Se encarga de la gestión de las diferentes capas y planos y se relaciona con la administración de recursos. La arquitectura ATM, tiene la funcionalidad de una capa de red (modelo OSI), comprende enrutamiento, conmutación y circuitos virtuales terminal a terminal, se encarga de mover celdas de origen a destino, por lo que se relaciona con protocolos y algoritmos de enrutamiento.

El funcionamiento IP/ATM supone la superposición de una topología virtual de enrutadores IP sobre una topología real de conmutadores ATM. Cada enrutador se comunica con el resto mediante los circuitos virtuales permanentes (PVC) que se establecen sobre la topología física de la red ATM, desconociendo la topología real de la infraestructura ATM que sustenta los PVC.

La base del modelo IP/ATM está en la funcionalidad proporcionada por el nivel ATM, es decir, los controles de software (señalización y enrutamiento) y el envío de las celdas por hardware (conmutación). En realidad los circuitos (PVCs) se establecen a base de intercambiar etiquetas en cada conmutador de la red, por lo tanto asociando etiquetas entre todos los elementos ATM se determinan los PVCs.

El hecho de superponer IP sobre ATM permite aprovechar la infraestructura ATM ya existente, obteniendo de esta manera un ancho de banda a precios competitivos, y una rapidez de transporte de datos proporcionada por los conmutadores.

Sin embargo, el modelo IP/ATM también tiene sus inconvenientes. Se debe gestionar 2 redes diferentes, una infraestructura ATM y una red lógica IP superpuesta, lo que supone a los proveedores de servicio mayor costo en la gestión global de sus redes.

IPV4

IPv4 (Internet Protocol versión 4) es el protocolo de nivel de red usado en Internet. Junto con otros protocolos auxiliares es responsable de transferir la información del usuario por la red. El protocolo IPv4 está definido en el RFC 791.

IPv4 es un protocolo de nivel de red no orientado a conexión, no confiable. En caso de haber problemas, se espera que el nodo involucrado descarte el paquete. Debido a que un paquete debe transitar por varios nodos, posiblemente siguiendo un camino que no necesariamente es el mismo que el usado por otros paquetes, los datos enviados pueden llegar en desorden. IPv4 no intenta corregir el orden de los paquetes.

Las características de IPv4 hacen que Internet sea principalmente una red “best effort”, o sea que no provee ninguna garantía sobre el tráfico, aunque haciendo su mejor esfuerzo para asegurarse que los datos lleguen a destino.

IPV6

IPv6 (Internet Protocol Version 6) o IPng (Next Generation Internet Protocol) es la nueva versión del protocolo IP (Internet Protocol). Ha sido diseñado por el IETF (Internet Engineering Task Force) para reemplazar en forma gradual a la versión actual, el IPv4.

En esta versión se mantuvieron las funciones del IPv4 que son utilizadas, las que no son utilizadas o se usan con poca frecuencia, se quitaron o se hicieron opcionales, agregándose nuevas características.

El motivo básico para crear un nuevo protocolo fue la falta de direcciones. IPv4 tiene un espacio de direcciones de 32 bits, en cambio IPv6 ofrece un espacio de 128 bits. El reducido espacio de direcciones de IPv4, junto al hecho de falta de coordinación para su asignación durante la década de los 80, sin ningún tipo de optimización, dejando incluso espacios de direcciones discontinuos, generan en la actualidad, dificultades no previstas en aquel momento.

Otros de los problemas de IPv4 es la gran dimensión de las tablas de ruteo en el backbone de Internet, que lo hace ineficaz y perjudica los tiempos de respuesta.

Debido a la multitud de nuevas aplicaciones en las que IPv4 es utilizado, ha sido necesario agregar nuevas funcionalidades al protocolo básico, aspectos que no fueron contemplados en el análisis inicial de IPv4, lo que genera complicaciones en su escalabilidad para nuevos requerimientos y en el uso simultáneo de dos o más de dichas funcionalidades. Entre las más conocidas se pueden mencionar medidas para permitir la Calidad de Servicio (QoS), Seguridad (IPsec) y movilidad.

Características principales

• Mayor espacio de direcciones. El tamaño

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