Protocolos de red: IPv4, DWDM, MPLS y fibra óptica

Protocolos de Red

IPv4

El Internet Protocol version 4 (IPv4) (en español: Protocolo de Internet versión 4) es la cuarta versión del protocolo Internet Protocol (IP), y la primera en ser implementada a gran escala. Definida en el RFC 791.

IPv4 usa direcciones de 32 bits, lo que la limita a $2^{32}$ = 4.294.967.296 direcciones únicas. Muchas de estas direcciones están dedicadas a redes locales (LANs). Debido al enorme crecimiento de Internet (mucho mayor de lo esperado cuando se diseñó IPv4), combinado con el desperdicio de direcciones en muchos casos, la escasez de direcciones IPv4 se hizo evidente hace varios años.

Esta limitación impulsó el desarrollo de IPv6, que se encuentra en las primeras fases de implementación y se espera que reemplace a IPv4.

Las direcciones IPv4 disponibles en la reserva global de IANA se agotaron oficialmente el jueves 3 de febrero de 2011¹. Desde entonces, los Registros Regionales de Internet deben administrar sus propias reservas, que se estimaban durarían hasta septiembre de 2011.

Actualmente no hay direcciones IPv4 disponibles para compra, por lo que existe la obligación prioritaria de migrar a IPv6. Los sistemas operativos Windows Vista, 7, 8, Unix/like (GNU/Linux, Unix, macOS), BSD, entre otros, tienen soporte nativo para IPv6. Windows XP requiere usar el prompt e ingresar ipv6 install para instalarlo, mientras que sistemas anteriores no tienen soporte.

DWDM

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) es un método de multiplexación similar a la Multiplexación por División de Frecuencia, utilizado en medios de transmisión electromagnéticos. Varias señales portadoras (ópticas) se transmiten por una única fibra óptica utilizando diferentes longitudes de onda de un haz láser para cada una. Cada portadora óptica forma un canal óptico independiente que puede transportar diferentes tipos de tráfico. Esto multiplica el ancho de banda efectivo de la fibra óptica y facilita las comunicaciones bidireccionales. DWDM es una técnica atractiva para las operadoras de telecomunicaciones, ya que aumenta la capacidad sin instalar más cables.

Para transmitir mediante DWDM se necesitan un multiplexor en el transmisor y un demultiplexor en el receptor. A diferencia de CWDM, DWDM logra más canales ópticos al reducir la dispersión cromática de cada canal mediante láseres de mayor calidad, fibras de baja dispersión o módulos DCM (Dispersion Compensation Modules). Esto permite combinar más canales con menor espacio entre ellos. Actualmente se pueden conseguir 40, 80 o 160 canales ópticos separados por 100 GHz, 50 GHz o 25 GHz, respectivamente.

MPLS

MPLS (Multiprotocol Label Switching) es un estándar del IETF que surgió para agrupar diferentes soluciones de conmutación multinivel propuestas por distintos fabricantes a mediados de los 90.

Como protocolo es sencillo, pero su implementación real es compleja. MPLS se puede ver como:

Un sustituto de la arquitectura IP sobre ATM.
Un protocolo para hacer túneles.
Una técnica para acelerar el enrutamiento de paquetes.

Fibra Óptica

La fibra óptica es un medio de transmisión común en redes de datos. Consiste en un hilo fino de material transparente (vidrio o plástico) que transmite pulsos de luz representando datos. El haz de luz se confina y propaga dentro de la fibra con un ángulo de reflexión superior al ángulo límite de reflexión total, según la ley de Snell. La fuente de luz puede ser un láser o un LED.

Las fibras se usan ampliamente en telecomunicaciones para enviar grandes cantidades de datos a largas distancias, con velocidades similares a la radio y superiores al cable convencional. Son inmunes a las interferencias electromagnéticas. También se utilizan en redes locales que necesitan las ventajas de la fibra óptica.

Diferencias entre TCP y UDP

TCP es un protocolo orientado a la conexión y realiza un three-way handshake (establecimiento de conexión en tres pasos): el cliente solicita conexión, el servidor responde y el cliente acepta. Se usa en HTTP, FTP, etc. UDP no está orientado a la conexión; simplemente envía datos sin importar quién se conecta. Se usa en streaming de video, música y videojuegos.