TEMAS: 1. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES. 1.1

REDES DE COMPUTADORES
Lectura 6.
TEMAS:
1. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES.
1.1. Repetidores.
1.2. Concentradores (HUBS).
1.3. Puentes (BRIDGES).
1.4. Conmutadores (SWITCHES).
1.5. Enrutadores (ROUTERS).
1.6. Pasareles (GATEWAY).
INTERCONEXIÓN DE LAN
Debido a que las redes LAN tienen unos límites en cuanto a la longitud del medio
y al número de estaciones de cada segmento, frecuentemente es necesario
conectar segmentos para lograr redes de mayor extensión o mayor número de
estaciones, como también conectar LAN con redes WAN,
Para conectar LAN se utilizan repetidores (repeaters), concentradores (Hub),
puentes (bridges), enrutadores (routers) y conmutadores (switches)
Repetidores
 Reciben el paquete, rectifican la señal (reconstruir los bits en tiempo y en
amplitud)
y lo pasan al otro segmento. 

  No chequean o interpretan la información. 
 Todos los segmentos interconectados por repetidores se comportan como
 un solo segmento lógico. 
 Funcionan en el nivel 1 del modelo OSI. 

 Permite extender la longitud de la red más allá de los 500m de un ramal (
4 repetidores máximo entre dos nodos) 

 Aisla un ramal desfalleciente - Partitionning - (Cable abierto, por ejemplo) 

 Adapta dos medios Ethernet diferentes ( Fibra coaxial, Thick Ethernet a
Thin Ethernet) 
Repetidor Multipuerto:
  Utilizado para la distribución en las oficinas 
 Permite unir varios ramales de 185 m de Thin Ethernet a un cable coaxial
amarillo
o un par de fibras 

 Función de Partitionning sobre cada puerto 
Nota: Actualmente, los repetidores ya no se utilizan más que para la
conversión de los medios:
 Par trenzado a Thin Ethernet 
 Par trenzado a Fibra óptica 
 Par trenzado a AUI 
 etc.. 
En resumen: 
  El repetidor funciona en el nivel 1 del modelo ISO 
 Permite extender la red 
 Ofrece la función de Partitionning 
  Hace el oficio de convertidor de medios 
 Todos los segmentos conectados a un repetidor forman parte del mismo
dominio de colisión 
Concentradores (Hub)
Es un repetidor que transmite todos los paquetes que recibe, a todas
lasestaciones conectadas a él.
Para extender la distancia física de la red y aumentar el número
deestaciones, se conectan varios concentradores en árbol, todos los
equipos conectador por hub quedan formando un solo segmento lógico.
HUBS Ethernet
Características de un Hub:
Un Hub puede ser considerado como un "prisma" eléctrico: Todos los paquetes
emitidos sobre un segmento o aparato conectado a uno de los puertos será
repercutido sobre todos los otros puertos que forman parte del mismo dominio de
colisión.
Un Hub esta destinado a conectar equipos 10 Mbits/s ó 100 Mbits/s.
Algunos Hub pueden ser equipados con un módulo de Management. En este
caso, se puede monitorear este a distancia y efectuar las mediciones de tráfico
y de errores.
En resumen:
 El Hub funciona al nivel 1 del modelo ISO 
 Hace el oficio de convertidor de medios 
 Algunos Hubs pueden acoger un módulo de Management 
 Todos los segmentos o aparatos conectados a un Hub forman parte del
mismo dominio de colisión 
Puentes (Bridges)
  Une dos redes LAN que se desea que funcionen como una sola red lógica. 
 Recibe el paquete y lo almacena temporalmente mientras hace chequeo de
errores y analiza si lo debe pasar a la otra red, solo pasa el paquete cuando
la estación destino está en la otra red o segmento. 

 Reducen el tráfico total sobre los segmentos, ya que el tráfico local de un
segmento no afecta al otro. 

 Algunos puentes pueden modificar el formato del paquete que les llega para
adaptarlo al formato del paquete del segmento donde está el destino, lo
cual permite las redes LAN sean diferentes. 

  Funcionan en los niveles 1 y 2 del modelo OSI. 
 Construye tablas para saber a cuales estaciones puede acceder por cada
segmento. 

 El bridges se puede usar para interconectar redes o segmentos, pero
también se puede usar para subdividir un segmento que tenga mucho
tráfico. 
Características de un Bridge:
Un Bridge es un elemento de filtrado que permite aislar dinámicamente 2
segmentos de una red o acoplar 2 segmentos distantes utilizando una línea de
velocidad más débil que 10 Mbits/s. (Típicamente las líneas de modem).
Local Bridge:
En función de los paquetes de Broadcast emitido por las estaciones conectadas, el
Bridge va a "aprender" las MAC address las inscribe en 2 tablas correspondientes
a cada segmento.
Cada dirección de origen emitida por una estación será analizada por el Bridge
para saber si debe repercutir el paquete concernido (Forwarding) sobre el
segmento opuesto.
Se puede así evitar de "contaminar" toda una red con el tráfico concerniente a una
sala de PC y un servidor Novell, por ejemplo.
Ciertos Bridges ofrecen posibilidades de filtrado sobre MAC address.
Remote Bridge:
Un Remote Bridge esta destinado a acoplar 2 segmentos distantes de una misma
Subnet IP por medio de modems u otros medios de transmisión a velocidad
generalmente inferior a los 10 Mbits/s.
Un Bridge Remoto ofrece las mismas funcionalidades que un Bridge Local, pero la
conexión sobre un medio (V35 o RS422) de velocidad más débil impone una
memoria más grande para satisfacer la contención / decontención de los datos.
En resumen:
 




Los Bridges funcionan en el nivel 2 del modelo ISO 
Pueden reenlazar 2 segmentos distantes (Remote Bridges) 
Pueden ser manejado por Network Management 
Permiten aislar segmentos de una misma Subnet IP 
Separan los dominios de colisión
Conmutadores (Switches) 

  Conecta segmentos de red a nivel 2 del modelo OSI. 
 Tiene una función de conexión similar a la del bridge, pero con la diferencia
de que puede manejar varias conexiones simultáneamente, mientras que el
bridge solo maneja una concesión a la vez. Esto hace que el switche
mejore la capacidad de la red para comunicar estaciones. 

 El switche puede usarse como el equipo central de una red mediana en
lugar de un concentrador (hub). También se usa en redes más grandes,
para interconectar hub. 

  Físicamente un switch se parece a un hub. 
 El hub simula un único medio compartido mientras que el switch simula una
Lan con bridge donde hay solo un computador por segmento. 

 Como resultado con un hub solo una máquina puede acceder al medio pero
con un switch varias máquinas pueden enviar datos simultáneamente. 

 Estas dos tecnologías se pueden combinar. Cada computador se conecta a
un hub y estos se conectan a un switch. 
Características de un Switch:
Un Switch puede ser considerado como una matriz de conexión que permite
interconectar simultáneamente los segmentos o los aparatos a 10 Mbits/s o 100
Mbits/s.
Notar que ciertos modelos de switchs son auto sensings, lo que quiere decir que
adaptan la velocidad de sus puertos (10/100 Mbits/s) a la del aparato que les es
conectado.
Cada puerto de un Switch forma parte de un solo dominio de colisión.
Cada puerto del Switch aprende dinámicamente las direcciones MAC (Ethernet)
de los equipos que le son conectados.
El Switch posee un Buffer circular interno trabajando entre 1 o 2 Gbits/s que
distribuye los paquetes entrantes a los puertos de destino si existe concordancia
con la dirección aprendida dinámicamente por este.
El Switch es capaz "de aprender" 1024 o 2048 direcciones por puerto.
Enrutadores ( Routers)
 Reciben el paquete y lo almacena temporalmente mientras hace chequeo
de errores y analiza la dirección de destino para filtrar los que deben pasar. 
 Funcionan en los niveles 1, 2 y 3 del modelo OSI. 
  Puede entrelazar redes que tengan diferentes sistemas de enrutamiento. 
 Hace la conversión al protocolo de la red destino, así que debe manejar
varios protocolos del nivel 3 de OSI, SNA Y TCP/IP. 

Características de un Router:
Un Router es un aparato que transfiere los paquetes analizándolos al nivel del
protocolo (Nivel 3 del modelo ISO).
Un Router puede hacer oficio de pasarela "Gateway" entre redes de naturaleza
diferente (Ethernet a FDDI, Token-Ring a Ethernet, ATM a FDDI)
En fin, en los casos de grandes redes fuertemente enmalladas, este determinará
el mejor camino para atender una dirección considerada (Número de nodos a
atravesar, calidad de la línea, banda pasante, etc)
En resumen:
Los Routers funcionan principalmente en el nivel 3 del modelo
OSI Pueden hacer oficio de Bridge para ciertos protocolos
Permiten dividir una clase de dirección en Subnets, limitando así el tráfico
y la tasa de Broadcast
Pueden filtrar las direcciones
Determinan el mejor camino en función de la banda pasante de la línea y
del número de nodos a atravesar
Mantienen y transmiten a los nodos siguientes sus tablas de ruteo
Pasarelas ( Gateways)
  Dispositivos que interconectan familias de protocolos distintas. 
 Realizan una traducción completa de los protocolos, proporcionando
conectividad extremo a extremo. 

 Son dependientes y específicos de la familia de protocolos que
interconectan, también se llaman convertidores de protocolos. 
NIVELES OSI EN LA INTERCONEXIÓN DE REDES.
Los hub, bridge, switch y router manejan diferentes niveles de la comunicación del
modelo OSI. El equipo más elemental es el hub y el mas complejo es el router.
ALGORÍTMOS DE RUTEO EN INTERNET:
Internet es un conglomerado de sistemas autónomos que definen su autoridad
administrativa y las políticas de enrutamiento de distintas organizaciones. Los
sistemas autónomos están compuestos por routers que ejecutan protocolos de
gateway interior (IGP), como el protocolo de información de enrutamiento (RIP), el
protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado (EIGRP), Primero la ruta
libre más corta (OSPF) y el sistema intermedio – sistema intermedio (IS-IS), en el
interior de sus límites y se interconectan mediante un protocolo de gateway
exterior (EGP), el estándar es el Protocolo de gateway fronterizo (BGP-4).
La mayoría de los protocolos de enrutamiento están basados en alguno de los dos
tipos de enrutamiento distribuido: Estado del enlace o vector de distancias.
Protocolos de enrutamiento por vector de distancias
RIP – protocolo de información de enrutamiento.
EIGRP – protocolo de enrutamiento de gateway interior
BGP – Protocolo de gateway fronterizo
El término vector de distancia se deriva del hecho de que el protocolo incluye un
vector (lista) de distancias (número de saltos u otras métricas) asociado con cada
destino prefijado en el mensaje de enrutamiento. Se intercambia la tabla de
enrutamiento.
Los primero protocolos de vector de distancia (RIP-1) tenían límite finito de saltos,
esto restringía la propagación de actualizaciones de enrutamiento y causaría
problemas en redes grandes. Los protocolos RIP-2 y el EIGRP ya no están
restringidos al número de saltos.
Otra deficiencia es la forma como intercambian la información de enrutamiento, las
difusiones son enviadas cuando expira un contador de actualización, asociado con
el intercambio de mensajes. Si una ruta o un enlace se vuelve inaccesible justo
después de una actualización. La propagación del fallo en la ruta se suprimiría
hasta que expirase el tiempo de actualización, ralentizando, de este modo,
considerablemente la convergencia. Los protocolos de vector distancias más
recientes (EIGRP, RIP-2) introducen el concepto de actualizaciones
desencadenadas, que propagan los fallos tan pronto ocurren.
RIP
Routing Information Protocol
• Cada enrutador mantiene en su tabla de enrutamiento la distancia, en saltos,
que lo separa de cada destino.
• Cada enrutador envía a sus vecinos su vector de distancias cada 30
segundos
• Los mensajes RIP se encapsulan en datagramas UDP.
• En un mensaje RIP pueden enviarse hasta 25 entradas del vector de
distancias.
•
•
•
•
•
Para transportar vectores grandes se utilizan varios mensajes.
Una entrada de la tabla de enrutamiento se vuelve inválida si pasan 180
segundos sin que sea refrescada.
El destino se considera inalcanzable si la distancia es mayor a 15.
Para acelerar aún más la convergencia, un enrutador envía a todos sus
vecinos su vector de distancias inmediatamente después de haber
considerado inalcanzable un destino.
Un enrutador también puede enviar su vector de distancias cuando cambia
su distancia a un destino.
IGRP - Protocolo de Enrutamiento de Gateway Interior
•
•
•
•
El número de saltos no está limitado a 15.
Las actualizaciones se envían cada 90 segundos, por lo que se carga
menos la red con información de enrutamiento.
Utiliza como distancia una métrica compuesta ponderada:
– velocidad de transmisión, retardo, carga, tasa de error.
Puede balancear la carga entre múltiples rutas que tienen una distancia
equivalente.
Protocolos de enrutamiento del estado de enlace
OSPF – primero la ruta libre más corta
IS-IS
- sistema intermedio – sistema intermedio
Los protocolos del estado de enlace trabajan sobre la base de que los routers
intercambian elementos de información, llamados estados de enlace, que
transportan información sobre enlaces y nodos en el dominio de enrutamiento.
Una forma de ver los protocolos de enrutamiento del estado del enlace, es como
un rompecabezas. Cada routers de red genera una pieza del puzzle (estado del
enlace) que se describe así misma y se conecta a piezas del puzzle adyacentes.
La pieza del puzzle local se distribuye por toda la red, routers a routers, mediante
un mecanismo de inundación, hasta que todos los nodos del dominio hayan
recibido una copia de dicha pieza. Cuando se completa la distribución, cada router
de la red tiene una copia de cada pieza del puzzle y la almacena en lo que se
llama una base de datos de estados de enlace. Luego cada router construye
autónomamente el puzzle completo; teniendo una copia idéntica del puzzle
completo en cada router de la red.
Entonces, aplicando al puzzle el algoritmo SPF (primero la ruta más corta), más
conocido como Dijkstra, cada router calcula un árbol de las rutas más cortas hacia
cada destino.
Los siguientes son algunos beneficios de los protocolos del estado de enlace:
 Sin número de saltos, trabajan sobre métricas del enlace. 
 Representación del ancho de banda. 
 Mejor convergencia. 
 Soporte para VLSM y CIDR, intercambian información de máscaras como
parte de los elementos de información que permite el manejo de subredes. 
Los protocolos que funcionan con información del estado de enlace son: el OSPF
y el IS-IS
OSPF Open Shortest Path First
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Los algoritmos de vectores de distancias son buenos para redes estables y
pequeñas.
Su principal desventaja es que no escalan bien: su desempeño es bajo en
Sistemas Autónomos grandes ya que el tamaño de sus mensajes es
directamente proporcional al número de redes existentes.
Es un protocolo de enrutamiento muy usado en Internet.
Utiliza un algoritmo de Estado de Enlaces.
Cada enrrutador verifica continuamente los enlaces que lo unen con
enrrutadores adyacentes intercambiando mensajes Hello.
Típicamente, los mensajes se envían cada 10 segundos y se considera que
ha ocurrido una falla en un vecino si no se recibe un mensaje de él durante
40 segundos.
Cada enrrutador difunde cada 30 minutos, o cuando hay un cambio en el
estado de uno de sus enlaces, Link State Advertisements a todos los
enrrutadores del Sistema Autónomo para notificarles el Estado de sus
Enlaces.
Cada enrrutador conoce entonces la topología completa del Sistema
Autónomo (link-state database)y utiliza el algoritmo del camino más corto
de Dijkstra para construir su tabla de enrutamiento.
Cada enrrutador construye un árbol de caminos más cortos con él como
raíz.
La difusión de la información necesaria para conocer la topología de la red
y el cálculo de la tabla de enrutamiento son operaciones costosas si la red
es grande.
En este caso, OSPF limita la propagación de sus mensajes para reducir
el tráfico en la red y la potencia de cálculo necesaria.
Bibliografía:
* Stallings, William., Comunicaciones y Redes de Computadores.
Editorial Prentice Hall.