Redes y Servicios y

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Redes y Servicios
Módulo I. Fundamentos y modelos de red
Tema 2. Fundamentos
Parte C. Nivel de red
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Introducción
• Funciones básicas:
▫ Encaminamiento
▫ Control de congestión
Tarificación y gestión de la red (operación)
▫ “Tarificación”
• Servicios ofrecidos al siguiente nivel:
▫ Abrir y cerrar conexiones
▫ Enviar datos a una dirección concreta
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Motivación
• En este tema, nos centraremos en dos funciones básicas
del nivel de red que aparecerán en las redes reales que
estudiaremos:
▫ Encaminamiento (I)
▫ Control de congestión (II)
• Índice
▫ Conceptos previos
▫ Encaminamiento
x Qué es
x Tipos de encaminamiento
▫ Control de congestión
x Qué es
x Tipos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
Organización de la red
• Formada por conjunto ordenadores especializados
(nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por
líneas punto a punto de alta velocidad
• El funcionamiento de la red depende de si ésta está
ORIENTADA A CONEXIÓN o NO ORIENTADA A
CONEXIÓN
Router
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
Funcionamiento de una red conectiva
• ¿Cómo funciona? Proceso
▫ Selección de una ruta entre origen y destino: CIRCUITO VIRTUAL
(CV)
▫ Todos los paquetes irán por dicha ruta hasta cerrar la conexión
(pero conmutación p
por p
paquetes)
q
)
▫ Circuito virtual (p
• Propiedades
▫ Los paquetes no se desordenan (mismo CV)
▫ La
L complejidad
l jid d reside
id en lla red
d
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
Funcionamiento de una red conectiva
• Técnica almacenamiento y reenvío
▫ Ordenador origen manda un paquete al router con el
que está conectado.
▫ El router lo almacena, comprueba errores y manda
ACK.
▫ Se analiza campo
p dirección y lo envía,, colocándolo en
la cola de salida.
p en todos los router hasta alcanzar el destino.
▫ Se repite
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
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Conceptos previos:
Funcionamiento de una red NO conectiva
• ¿Cómo funciona?
▫ No se establece circuito virtual
▫ Conmutación de paquetes pura por datagrama
▫ La red sólo proporciona funciones de transmisión de
paquetes
• Podrían llegar desordenados o
duplicados
• Los errores se corrigen a nivel de
transporte por los equipos finales
▫ Complejidad en los equipos finales
• Tipo de red propuesta para Internet
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
¿Qué es?
• ¿Qué es?
▫ Función propia del nivel de red que determina por
dónde hay que dirigir cada paquete:
x Camino o ruta
• ¿Cuántas veces hay que hacer el encaminamiento?
▫ En una red orientada a conexión:
x se aplica una (1) vez, para crear el circuito virtual
x Ejemplo:
j p X.25
▫ En una red NO orientada a conexión:
x 1 vez p
por cada p
paquete,
q
x ¡Cada paquete podría ir por una ruta distinta!
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
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Encaminamiento:
¿Qué es?
• ¿Cómo?
▫ Cada router tiene una tabla de encaminamiento que
relaciona dirección destino con línea de salida.
x En redes conectivas:
x Sólo para establecer la conexión (Circuito Virtual: CV)
x Todos los paquetes de dicha conexión irán por el mismo
camino
x En redes no conectivas:
x Se
S consulta
lt para cada
d paquete
t
paquete
Router
Línea de
entrada
Líneas de
salida
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
¿Qué es?
• ¿Qué propiedades serían deseables?
▫ Simplicidad:
p
x para consumir pocos recursos
▫ Robustez frente a:
x fallos (caída de enlaces o nodos) o
x cambios en
x lla ttopología
l í d
de lla red
d
x el tráfico ofrecido a la red
▫ Estabilidad
x deben converger a una única solución
▫ Optimización
x En cada instante de tiempo, buscar las mejores rutas posibles
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
Tipos de encaminamiento
• ¿Tipos de encaminamiento?
▫ Clasificación 1
x Fijo
x Múltiple
p
▫ Clasificación 2
x Estático
x Dinámico
▫ Clasificación 3
x Por inundación
x Jerárquico
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “1”
Encaminamiento fijo / múltiple
• Fijo:
▫ Se almacena el nodo siguiente en la ruta
▫ Si cambia la red, hay que cambiar la tabla
• Múltiple (o bifurcado):
▫ Varios caminos para llegar a un punto
▫ Reparto entre varios posibles enlaces:
x Mayor rendimiento y fiabilidad
x Se puede separar el tráfico por prioridades
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “2”
Encaminamiento estático
• Las rutas origen-destino
▫ Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?
x Al iniciar la red
▫ Se guardan en tablas
▫ Se suelen calcular con algoritmos de mínimo coste
x Ejemplos:
x Dijstra
x Bellman-Ford
• No es adecuado para redes grandes y complejas
x Evolución impredecible
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “2”
Encaminamiento dinámico
• Para redes muy complejas resulta más adecuados un
encaminamiento de tipo dinámico
• Utiliza algoritmos adaptativos:
▫ Tratan de adaptarse a los eventuales cambios en la red
▫ Clasificación:
x Centralizados
x Aislados
x Distribuidos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “2”
Algoritmos dinámicos centralizados
• Un (1) nodo central, especializado, calcula las tablas de
encaminamiento de todos los nodos
• Para ello:
▫ Cada nodo:
x Envía
E í periódicamente
iódi
t iinformación
f
ió all nodo
d central
t l
▫ El nodo central:
x Calcula todas las rutas óptimas
p
((según
g algún
g criterio de
mínimo coste)
x Envía a cada nodo su tabla actualizada
▫ Ventaja:
Ventaja rutas óptimas debido a conocimiento global
▫ Desventaja:
x Sobrecarga
g nodo central y sus líneas
x Vulnerable
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “2”
Algoritmos dinámicos aislados
• Cada nodo:
▫ Actualiza sus propias tablas de encaminamiento
▫ ¿Cómo?
x Para ello:
x Información local, de sus propias líneas
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “2”
Algoritmos dinámicos distribuidos
• Cada nodo:
▫ Actualiza sus propias tablas
▫ ¿Cómo?
x A diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicos
distribuidos:
x Los nodos intercambian información con sus nodos vecinos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “3”
Algoritmos dinámicos por inundación
• Inundación:
▫ El nodo reexpide los paquetes
x A todos los enlaces
x Excepto a aquel por el que
llegó
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento. Tipos
Encaminamiento
Tipos. Clasificación “3”
Algoritmos dinámicos jerárquicos
• En redes muy grandes y
complejas
¿Cómo funciona?
1. Se actualizan (distribuidamente)
las tablas de cada nodo en cada
región
ió aislada
i l d de
d llas d
demás
á
2. Se actualizan (distribuidamente)
el encaminamiento entre
regiones
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
¿Qué es?
• ¿Qué es congestión?
▫ Degradación del funcionamiento de la red debido a un
excesivo número de paquetes en la red
x Los nodos no p
pueden p
procesar todos los p
paquetes
q
q
que
recibe
x Provoca
x retardos y
x pérdidas de paquetes
▫ Consecuencia
i
x Si un nodo se congestiona puede congestionar al resto de
nodos (avalancha)
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
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Control de congestión:
¿Qué es?
Control de
congestión
¿
¿Cómo?
ofrecido
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
Técnicas
• ¿Cómo prevenir la congestión? y ¿Cómo controlarla?
▫ Técnicas
x Preventivas
x Control de admisión
x Adaptación del tráfico
x Notificación de congestión
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
Técnicas preventivas
• Control de admisión
▫ Mirar si hay recursos disponibles
x Si sí los hay entonces admitir la comunicación
x Con una cierta QoS ((Qualityy of Service))
x Si no hay recursos disponibles entonces NO se admite la
comunicación
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
Técnicas preventivas
• Adaptación del tráfico
▫ Algoritmo “leaky bucket”
x El almacenamiento temporal
de la información de entrada
permite generar un flujo de
salida adaptado a los recursos
de la línea de salida
x Absorbe las irregularidades del
tráfico de entrada
Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
Técnicas de notificación
• Notificación de congestión
▫ Hacia atrás
x El nodo envía un paquete especial al emisor para
solicitarle q
que disminuya
y el flujo
j
▫ Hacia delante
x El nodo envía un paquete a la estación final para que ésta
le diga a su paritaria que disminuya el flujo
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