DESCRIBIR LAS ARQUITECTURAS DE RED

Arquitectura de redes de computadores

Como hemos reseñado anteriormente, existe una serie de organizaciones que se encargan de establecer una serie de normas que globalicen las redes de ordenadores. En los últimos años, los diferentes fabricantes de computadores han ido desarrollando diferentes arquitecturas para la realización de sistemas distribuidos orientados fundamentalmente hacia la interconexión de equipos diseñados por los propios fabricantes. Aunque dichas arquitecturas son similares no permiten, en principio, la interconexión de material heterogéneo.
El objetivo de organizaciones como ISO, CCITT, IEEE es desarrollar un modelo de arquitectura de referencia para sistemas heterogéneos, utilizando los medios públicos de transmisión de datos, para dar una orientación a las múltiples arquitecturas que aparecen con una de referencia, negociada, hacia la que han de converger las demás.
El procedimiento que utiliza la ISO para el establecimiento de normas, está diseñado para conseguir el mayor consenso posible. El proceso se inicia cuando una de las organizaciones de normalización de carácter nacional siente la necesidad del establecimiento de una norma internacional en un área específica.
Esta problemática de las normalizaciones es ciertamente compleja; en primer lugar aparecen soluciones y a continuación una de ellas se toma como base, un comité la corrige y modifica convenientemente y finalmente elabora una norma; posteriormente se adopta, pero no exactamente como ha sido emitida.
La organización que se ha tomado como referencia es ISO, que pretende desarrollar su modelo de referencia teniendo en cuenta la posibilidad de que su arquitectura permitiera fácilmente la utilización de las diferentes normas emitidas por otros organismos internacionales, especialmente el CCITT.
El interés que para un informático tiene el modelo de referencia de ISO reside en el hecho de que ha conseguido presentar una visión global y estructurada del problema de interconexión de sistemas informáticos.

En el análisis de un sistema de interconexión se utiliza habitualmente la metodología consistente en una estructura según una jerarquía de niveles o estratos, técnica por otro lado ya habitual en informática, a los cuales se les asigna funciones distintas y complementarias. El propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores, liberándolas del conocimiento detallado sobre como se realizan dichos servicios.
*El sistema de interconexión está formado por un conjunto de entes situados a diferentes niveles estructurales, denominados igualmente estratos.
*Los entes de un determinado nivel n cooperan entre sí de acuerdo con un determinado protocolo n. La capa n en una máquina conversa con la capa n de otra máquina. A las reglas y convenciones utilizadas en esta conversación se conocen conjuntamente como protocolo de la capa n.
*Los entes que forman las capas correspondientes en máquinas diferentes se les denomina procesos pares (igual a igual). Son los procesos pares los que se comunican mediante el uso del protocolo.
*Los entes de un nivel n utilizan los servicios (n-1) proporcionados por los entes de los niveles inferiores, mediante un acceso a ellos. La estructura de estos niveles inferiores es desconocida para el nivel n el cual nuevamente tiene en cuenta los servicios proporcionados, por lo que se ha denominado bloque n-1. En realidad no existe una transferencia directa de datos desde la capa n de una máquina a la capa n de otra; sino, más bien, cada capa pasa la información de datos y control a la capa inmediatamente inferior, y así sucesivamente hasta que se alcanza la capa localizada en la parte más baja de la estructura. Debajo de la primera capa está el medio físico, a través del cual se realiza la comunicación real.
*Los entes de un nivel n realizan unas determinadas funciones n , utilizando los servicios de los entes del nivel n-1 y proporcionando a su vez servicios a los entes del nivel n+1. Entre cada par de capas adyacentes hay un interfase, la cual define los servicios y operaciones primitivas que la capa inferior ofrece a la superior.

Cuando los diseñadores de redes deciden el número de capas por incluir en una red, así como lo que cada una de ellas deberá hacer, una de las consideraciones más importantes consiste en definir claramente las interfases entre capas. Hacer esto, a su vez, requiere que cada capa efectúe un conjunto específico de funciones bien definidas. El diseño claro y limpio de una interfase, además de minimizar la cantidad de información que debe pasarse entre capas, hace más simple la sustitución de la realización de una capa por otra completamente diferente.
Al conjunto de capas y protocolos se les denomina arquitectura de red .Uno de los estratos se ocupa de las relaciones con las aplicaciones que utilizan el sistema de interconexión, los tres siguientes se ocupan de materializar las relaciones con el sistema informático y los tres últimos están orientados fundamentalmente hacia la resolución de los problemas específicos de las comunicaciones.

En la elaboración del modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos, se consideran los siguientes aspectos:
*El punto de vista del usuario. Un sistema distribuido continuará viéndose como cualquier otro sistema informático, es decir, formado por un conjunto de elementos que aquí se denominarán procesos de aplicación y entre los cuales podrá establecerse un conjunto de relaciones denominadas aquí conexiones. Este punto constituye un aspecto importante del modelo. El aspecto distribuido del sistema debe, en principio, ser transparente al usuario. Las funciones que pueda ser capaz de realizar deben, pues, ser similares a las que se ejecutan en un sistema basado en una máquina única.
*El hecho de que el sistema puede estar formado por máquinas físicamente distantes. Ello implica fundamentalmente que la información deba ser transportada entre ellas, ya que en definitiva constituyen elementos finales del sistema. La problemática del transporte de la información viene claramente reflejada en el modelo de ISO.
* El hecho de que para la interconexión pueda utilizarse una red pública de transmisión de datos. El transporte de la información implica la utilización de un medio de transmisión de datos, generalmente una red pública. Por ese motivo se diferencia claramente esta problemática de transmisión de la información como una parte de las funciones que constituye el transporte.

Arquitectura de redes

Las redes están compuestas por muchos componentes diferentes que deben trabajar juntos para crear una red funcional. Los componentes que comprenden las partes de hardware de la red incluyen tarjetas adaptadoras de red, cables, conectores, concentradores y hasta la computadora misma. Los componentes de red los fabrican, por lo general, varias compañías. Por lo tanto, es necesario que haya entendimiento y comunicación entre los fabricantes, en relación con la manera en que cada componente trabaja e interactúa con los demás componentes de la red. Afortunadamente, se han creado estándares que definen la forma de conectar componentes de hardware en las redes y el protocolo (o reglas) de uso cuando se establecen comunicaciones por red. Los tres estándares o arquitecturas más populares son: ARCnet, Ethernet y Token Ring. Ethernet y Token Ring son estándares respaldados por el organismo IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), mientras que ARCnet es un estándar de la industria que ha llegado a ser recientemente uno de los estándares del ANSI (Instituto Nacional de Estándares Americanos).

Redes ARCnet

Producida en los años setenta por Datapoint Corporation, la red de cómputo de recursos conectados (ARCnet) es un estándar aceptado por la industria, aunque no lleva un número estándar de IEEE. ANSI reconoció a ARCnet como estándar formal, lo que la hizo parte de su estándar de LAN ANSI 878.1. Como soporta una velocidad de transferencia de datos de 2.5 Mbps, ARCnet usa una topología lógica de bus y una ligera variación de la topología física de estrella. Cada nodo de la red está conectado a un concentrador pasivo o a uno activo. La NIC en cada computadora está conectada a un cable que a su vez está conectado a un concentrador activo o pasivo. ARCnet se basa en un esquema de paso de señal (token passing) para administrar el flujo de datos entre los nodos de la red. Cuando un nodo está en posesión del token (señal), puede transmitir datos por la red. Todos los nodos, a excepción del receptor pretendido, pasan por alto los datos. Conforme se pasa el token a cada nodo, el nodo puede enviar datos. Ya que cada nodo sólo puede enviar datos cuando tiene el token, en ARCnet no suceden las colisiones que suelen darse en un esquema como el de CSMA/CD. Por lo tanto, ARCnet es menos susceptible a la saturación de la red que Ethernet. Durante algún tiempo ARCnet fue el estándar para LAN más popular; pero por causa en parte a su relativa baja velocidad (2.5 Mbps comparados con los 10 Mbps de Ethernet), casi no se usa para instalaciones nuevas.

Redes Ethernet

Ethernet, al que también se conoce como IEEE 802.3, es el estándar más popular para las LAN que se usa actualmente. El estándar 802.3 emplea una topología lógica de bus y una topología física de estrella o de bus. Ethernet permite datos a través de la red a una velocidad de 10 Mbps. Ethernet usa un método de transmisión de datos conocido como Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones (CSMA/CD). Antes de que un nodo envíe algún dato a través de una red Ethernet, primero escucha y se da cuenta si algún otro nodo está transfiriendo información. De no ser así, el nodo transferirá la información a través de la red. Todos los otros nodos escucharán y el nodo seleccionado recibirá la información. En caso de que dos nodos traten de enviar datos por la red al mismo tiempo, cada nodo se dará cuenta de la colisión y esperará una cantidad de tiempo aleatoria antes de volver a hacer el envío. La topología lógica de bus de Ethernet permite que cada nodo tome su turno en la transmisión de información a través de la red. Así, la falla de un solo nodo no hace que falle la red completa. Aunque CSMA/CD es una forma rápida y eficiente para transmitir datos, una red muy cargada podría llegar al punto de saturación. Sin embargo, con una red diseñada adecuadamente, la saturación rara vez es preocupante. Existen tres estándares de Ethernet, 10BASE5, 10BASE2, y 10BASE-T, que definen el tipo de cable de red, las especificaciones de longitud y la topología física que debe utilizarse para conectar nodos en la red.

Redes Token Ring

Token Ring, también llamado IEEE 802.5, fue ideado por IBM y algunos otros fabricantes. Con operación a una velocidad de 4 Mbps o 16 Mbps, Token Ring emplea una topología lógica de anillo y una topología física de estrella. La NIC de cada computadora se conecta a un cable que, a su vez, se enchufa a un hub central llamado unidad de acceso a multiestaciones (MAU). Token Ring se basa en un esquema de paso de señales (token passing), es decir que pasa un token (o señal) a todas las computadoras de la red. La computadora que esté en posesión del token tiene autorización para transmitir su información a otra computadora de la red. Cuando termina, el token pasa a la siguiente computadora del anillo. Si la siguiente computadora tiene que enviar información, acepta el token y procede a enviarla. En caso contrario, el token pasa a la siguiente computadora del anillo y el proceso continúa. La MAU se salta automáticamente un nodo de red que no esté encendido. Sin embargo, dado que cada nodo de una red Token Ring examina y luego retransmite cada token (señal), un nodo con mal funcionamiento puede hacer que deje de trabajar toda la red. Token Ring tiende a ser menos eficiente que CSMA/CD (de Ethernet) en redes con poca actividad, pues requiere una sobrecarga adicional. Sin embargo, conforme aumenta la actividad de la red, Token Ring llega a ser más eficiente que CSMA/CD.

Nuevas tecnologías

Existen varias tecnologías nuevas que satisfacen las necesidades de las redes actuales, incluyendo a Fast Ethernet, FDDI, Frame Relay y ATM.
Fast Ethernet, llamado también 100BASEX, es una extensión del estándar Ethernet que opera a velocidades de 100 Mbps, un incremento 10 veces mayor que el Ethernet estándar de 10 Mbps.
La interfaz de distribución de datos por fibra óptica (FDDI) es un estándar para la transferencia de datos por cable de fibra óptica. El estándar ANSI X3T9.5 para FDDI especifica una velocidad de 100 Mbps. Dado que el cable de fibra óptica no es susceptible a la interferencia eléctrica o tan susceptible a la degradación de la señal de red como sucede con los cables de red estándar, FDDI permite el empleo de cables mucho más largos que otros estándares de red.
El Frame Relay (retransmisión de tramas) es un servicio orientado a la conexión, para mover datos de un nodo a otro a una velocidad razonable y bajo costo. El frame relay puede verse como una línea virtual rentada. El usuario renta un circuito virtual permanente entre dos puntos y entonces puede enviar tramas o frames (es decir, paquetes) de hasta 1600 bytes entre ellos. Además de competir con las líneas rentadas, el frame relay compite con los circuitos virtuales permanentes de X.25.
ATM, que significa modo de transferencia asíncrona, es un conjunto de estándares internacionales para la transferencia de datos, voz y video por medio de una red a muy altas velocidades. Puesto que opera a velocidades que van desde 1.5 Mbps hasta 1.5 Gbps, ATM incorpora parte de los estándares Ethernet, Token Ring y FDDI para la transferencia de datos.

FUENTE:

http://intraremington.remington.edu.co/sistemas/RedBasica/arquitectura_de_redes.htm