Cap

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Capítulo 10 Tecnologías WAN y Enrutamiento

• ICD-327 Redes de Computadores
• Agustín J. González

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Introducción

• En esta sección veremos los componentes usados
  para construir sistemas de conmutación de
  paquetes que pueden abarcar áreas extensas.
• También veremos conceptos de enrutamiento de
  paquetes en redes.
• Tecnologías de redes
• Redes de área local (Local Area Network) pueden
  abarcar un edificio o campus.
• Redes de área metropolitana (Metrpolitan Area
  Network) pueden abarcar una ciudad.
• Redes de área extensa (Wide Area Network) pueden
  abarcar varias ciudades, países, o continentes.

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Introducción (cont..)

• LAN Ya las hemos estudiado en clases previas.
  Éstas no se pueden usar en WAN porque sus
  tecnologías impiden la conexión de un número
  arbitrario de computadores en varios sitios.
• MAN No hay muchas tecnologías que operan en esta
  categoría. Normalmente usan tecnologías similares
  a LAN. La principal razón para considerarlas como
  una categoría es la creación de un estándar para
  estas redes. Distributed Queue Dual Bus (DQDB) o
  IEEE 802.6. Tasa de transmisión 44 Mbps y largo
  160 km.

(Tanenbaum)
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Introducción (cont..)

• WAN Una red WAN se caracteriza por su capacidad
  para crecer en tamaño y número de estaciones
  conectadas. Adicionalmente, ésta provee
  suficiente capacidad para la comunicación
  simultánea entre computadores.

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Conmutación de Paquetes

• WANs se construyen con muchos conmutadores
  (switches) para poder servir a muchos
  computadores.
• Conmutadore de paquetes (Packet switch) es el
  dispositivo básico usado en WANs.
• Conceptualmente, éstos son pequeños computadores
  con procesador, memoria e I/O usados para enviar
  y recibir paquetes.
• Los switches se inter-conectan usando enlaces
  punto a punto. Entre ellos líneas seriales
  arrendadas, fibra óptica, microondas, canales
  satelitales.

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Formación de una WAN
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Almacenamiento y Reenvío (Store and Forward)

• Los switches de la WAN almacenan los datos en la
  medida que son recibidos, luego los examinan para
  determinar e iniciar la interfaz de hardware para
  su reenvío.
• Si una salida determinada está ocupada, el switch
  conserva el paquete hasta que la salida esté
  libre.
• Los switches pueden manejar cortas ráfagas de
  paquetes que llegan simultáneamente.
• Si la capacidad de almacenamiento del switch es
  excedida, éste descarta paquetes.

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Direccionamiento Físico en WANs

• Normalmente se emplea un esquema jerárquico de
  direcciones. Por ejemplo una parte identifica al
  switch y la otra a la máquina dentro del switch.
  Esto es típico otro ejemplo agv_at_elo.utfsm.cl

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Reenvío por el siguiente hop (salto)

• El switch debe escoger el camino de salida para
  cada paquete. Para ello, el switch usa la
  dirección destino del paquete y una tabla
  mantenida internamente.
• El switch sólo debe determinar el siguiente tramo
  a cubrir (no requiere definir la trayectoria
  completa la el paquete de fuente a destino).
• Concepto de independencia de fuente el tramo
  siguiente no depende del origen o fuente de un
  paquete.

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Tablas de Enrutamiento

• Tabla de enrutamiento tabla que contiene
  información sobre el siguiente tramo (hop) a
  seguir para cada paquete.
• Enrutamiento es el proceso de elección del
  siguiente tramo para un paquete.
• El uso de direccionamiento jerárquico permite
• reducir el tiempo para determinar la ruta de
  salida.
• Reducir la tabla de rutamiento.

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Enrutamiento en WANs

• Enrutamiento en WAN se puede estudiar imaginando
  grafos.
• Si un switch contiene computadores conectados, se
  habla de un switch exterior. De otra manera se
  trata de un switch interior.
• La tabla de enrutamiento debe asegurar
• Enrutamiento universal cada destino debe estar
  definido
• Rutas óptimas el siguiente tramo debe apuntar a
  la ruta más corta al destino.

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Grafo y Tablas de Enrutamiento
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Grafo y Tablas de Enrutamiento
Uso de rutas por defecto reduce tamaño aún más
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Cálculo de la Tabla de Enrutamiento

• Dos métodos
• Enrutamiento estático la tabla se determina al
  momento de booteo. Las rutas no cambian. Es
  simple y no involucra overhead.
• Enrutamiento dinámico Se determina una tabla
  inicial y se mantiene según cambian las
  condiciones de la red. Se adapta automáticamente
  a fallas de la red.
• El cálculo de la tabla de enrutamiento usa el
  algoritmo de Dijkstra.

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Algoritmo de Dijkstra

• Este algoritmo determina el camino más corto para
  llegar a cualquier nodo a partir de un nodo
  fuente.

Nodo fuente
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Versión del Algoritmo de Dijkstra

• Estructuras de datos
• D arreglo para distancia mínima a cada nodo.
• R arreglo para próximo tramo a seguir en la ruta
• Entrada Grafo con arcos con peso reflejando
  distancia entre nodos. Nodo fuente.
• Salida Di conteniendo distancia más corta
  hasta i. Ri siguiente tramo para llegar a nodo
  i.
• El peso puede ser el número de switches en el
  camino, reflejar la capacidad de la conexión, o
  una política de administración.
• Método ........?

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Versión del Algoritmo de Dijkstra, Método

• Inicialice el conjunto S con todos los nodos
  excepto el fuente
• Inicialice el arreglo D tal que Dv es el peso
  del arco (fuente,v). Si el arco no existe Dv
  infinito.
• Inicialice el arreglo R tal que Rvfuente si un
  arco existe entre fuente y v, cero en otro caso.
• While ( S ! Ø) / aún queden nodos por
  alcanzar desde la fuente / Seleccionar un nodo
  u tal que Du sea mínima / vecino más cercano
  / if ( Du infinito) error No existe
  trayectoria a los nodos de S Eliminar u de
  S / uno menos por considerar / for ( cada
  nodo v tal que (u,v) es un arco ) if (v ? S)
  / arcos a nodos no considerados / c
  Du peso(u,v) if (c lt Dv) / nodo u da
  ruta más corta a v / Rv Ru Dv
  c

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Enrutamiento por estado de enlace

• También conocido como trayectoria más corta
  primero (Shortest Path First, SPF)
• Cada switch envía mensajes con el estado de los
  enlace con sus switches vecinos.
• Cada switch construye y mantiene el grafo con la
  información que recibe regularmente.
• Cada switch ejecuta el algoritmo de Dijkstra para
  determinar la tabla de enrutamiento.

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Cálculo Distribuido de Rutas

• Cada switch envía periódicamente su tabla
  (vector) a los switches vecinos.
• Luego de un rato cada switch aprende cual es la
  ruta más corta para llegar a cada nodo.
• El resultado final es el mismo al algoritmo de
  Dijkstra.
• El algoritmo más conocido se llama Algoritmo de
  vector de distancia. Éste envía un vector con
  pares (destino, distancia).
• Cuando una tabla llega desde un vecino N, el
  switch examina cada entrada para determinar si el
  vecino produce una trayectoria más corta para un
  determinado destino que aquella en uso hasta ese
  momento.

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Algoritmo de Vector de Distancia

• Condición Inicial Sólo una entrada con el switch
  local, con distancia cero y próximo tramo sin
  usar (null o algo así).
• Entrada Una tabla de enrutamiento, el peso para
  cada enlace vecino, un mensaje de enrutamiento
  desde un vecino.
• Salida Una tabla de enrutamiento actualizada.
• MétodoRepeat para siempre Espere la llegada
  de un mensaje de enrutamiento. Sea N el
  vecino. for (cada entrada en la tabla que llego
  desde N) Sea V el destino de esa entrada y D
  la distancia C D peso para llegar a vecino
  N if ( no existe ruta a V en tabla local )
  Agregar ruta a V con N como ruta y distancia
  C else if (la ruta existe y próximo tramo es
  N ) Reemplace la distancia para llegar a V
  con C else if ( una ruta existe con mayor
  distancia que C) cambie el próximo tramo a N
  y haga distanciaC

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Ejemplos de Tecnologías WAN

• ARPANET (Advanced Research Project Agency Net)
• X.25 (nombre del estándar de la CCITT, hoy ITU)
• ISDN (Integrated Services Digital Network)
• Frame Relay (relé de tramas)
• SMDS (Switched Multi-megabit Data Service)
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)

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Tecnologías WAN

• ARPANET gt 30 años , precursor de la Internet.
  Usaba líneas seriales a 56 Kbps.
• X.25
• Cada red X.25 consiste de swithces X.25
  conectados con líneas arrendadas.
• Fue pensada para conectar terminales ASCII a
  computadores remotos.
• Hoy no es muy usada por razón costo/tasa de
  transmisión.
• ISDN (Integrated Services Digital Network)
• Intenta integrar redes de datos de área extensa
  con servicio telefónico de voz.
• El servicio Basic Rate Interface (BRI) provee dos
  canales de 64 Kbps (canales B) más uno de 16 Kbps
  (canal D) ó 2BD.
• El canal D es usado para señalización de discado
  digital y los otros para datos o voz.
• 64 kbps ha resultado ser poco para los estándares
  actuales gt predicciones de éxito no se han
  cumplido.

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Tecnologías WAN

• Frame Relay
• Fue pensada para transmisión de datos en bloques
  de 8 K bytes.
• Idea original fue ofrecer conexiones entre 4 a
  100 Mbps, pero los subscriptores han usado
  conexiones de sólo 1.5 Mbps ó 56 Kbps.
• Servicio orientado a la conexión.
• SMDS (Switched Multi-megabit Data Service)
• Diseñada para transportar datos.
• Un pequeño encabezado permite transportar
  paquetes de hasta 9188 bytes gt bajo overhead.
• Normalmente operan a mayor velocidad que Frame
  Relay
• Servicio no orientado a la conexión
• ATM
• Idea es ofrecer servicios para transmisión de
  voz, vídeo, y datos.
• Para alcanzar alta velocidad con poco retardo y
  bajas variaciones de retardo (bajo jitter), los
  datos son divididos en pequeñas celdas de tamaño
  fijo. 53 bytes 5 Encabezado 48 Datos