El Protocolo IP (Internet Protocol)

IP (Internet Protocol) es el protocolo común utilizado por todos los ordenadores conectados a internet para comunicarse entre sí. Permite la comunicación entre ordenadores con hardware y software diferentes, incluso incompatibles.

La arquitectura IP se encarga del direccionamiento y la fragmentación de los datagramas de información. Un datagrama es la unidad de transferencia utilizada por IP. Las características principales de IP son:

• No orientado a conexión.
• Transmisión en unidades denominadas datagramas.
• No corrige errores ni controla la congestión.
• No garantiza la entrega en secuencia.
• No contiene suma de verificación para el contenido de datos del datagrama, solo para la información del encabezado.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM (Asynchronous Transfer Mode) es una tecnología de telecomunicación diseñada para manejar la creciente demanda de capacidad de transmisión. Sus características fundamentales son:

• Se basa en la transmisión de celdas de 53 bytes de tamaño fijo.
• Opera en modo orientado a la conexión.
• Las celdas incluyen información para identificar la conexión.
• Simplifica el hardware de los conmutadores y el procesamiento en cada nodo.
• Reduce el tamaño de los buffers internos de los conmutadores.
• Permite una gestión de buffers más rápida y eficiente.
• Multiplexación de varias conexiones lógicas sobre una misma interfaz física.
• Conexiones punto a punto y half-duplex.

Las capas ATM se definen como:

• Capa física: Define las interfaces y los protocolos de las tramas. Las velocidades van de 25.6 Mbps a 622.08 Mbps, siendo 155.52 Mbps la más común.
• Capa ATM: Define la estructura de la célula ATM y la señalización. Crea las células y gestiona las conexiones virtuales (VC y VP).
• Capa de Adaptación al Medio (AAL): Convierte los paquetes en celdas para acomodar diferentes tipos de datos. Realiza la segmentación y reensamblado de la información.

Los planos ATM son:

• Plano de usuario: Transfiere la información del usuario y controla el flujo y algunos errores.
• Plano de control: Controla la llamada y la conexión, estableciendo y liberando la conexión.
• Plano de gestión: Gestiona las diferentes capas y planos, y administra los recursos.

Integración IP/ATM

IP/ATM superpone una topología virtual de enrutadores IP sobre una topología real de conmutadores ATM. Los enrutadores se comunican mediante circuitos virtuales permanentes (PVC) sobre la red ATM.

La base de IP/ATM es la funcionalidad del nivel ATM: control de software (señalización y enrutamiento) y envío de celdas por hardware (conmutación). Los PVC se establecen intercambiando etiquetas en cada conmutador.

Esta integración permite aprovechar la infraestructura ATM existente, obteniendo ancho de banda a precios competitivos y alta velocidad de transporte.

Evolución del Protocolo IP: IPv4 e IPv6

IPv4 (Internet Protocol versión 4) es el protocolo de nivel de red usado en Internet. Es un protocolo no orientado a conexión y no confiable. En caso de problemas, se espera que el nodo descarte el paquete. No intenta corregir el orden de los paquetes.

IPv6 mantiene las funciones útiles de IPv4, elimina o hace opcionales las menos usadas, y añade nuevas características. La principal razón para crear IPv6 fue la escasez de direcciones. IPv4 tiene un espacio de direcciones de 32 bits, mientras que IPv6 ofrece 128 bits. IPv6 mejora el servicio globalmente, por ejemplo, proporcionando direcciones permanentes a dispositivos móviles. Se espera que IPv6 reemplace a IPv4.

IP/SDH

IP/SDH ofrece un servicio similar a IP/ATM, ya que la velocidad de los routers IP modernos, usando MPLS, se acerca a la de los conmutadores ATM. Con MPLS, se pueden enviar datagramas IP directamente a SDH, eliminando la sobrecarga de ATM.

SDH utiliza el protocolo PPP, que:

• Encapsula y transfiere paquetes de múltiples capas de red.
• Establece, configura y monitorea la conexión de enlace.
• Determina y configura los protocolos de red.
• No tiene encabezado ATM.

La desventaja de SDH es que solo opera en modo punto a punto:

• No hay circuitos virtuales.
• No hay ingeniería de tráfico.
• IP maneja la ruta del tráfico.

DSL (Digital Subscriber Line)

DSL (Digital Subscriber Line) es una familia de tecnologías que proporciona acceso a Internet a través de las líneas telefónicas. Utiliza el par trenzado de cobre para la transmisión de datos a alta velocidad. Elimina la conversión de señal digital a analógica, utilizando todo el ancho de banda del cableado. Permite la transmisión simultánea de voz y datos por canales separados.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) es una técnica de modulación que permite la transmisión de datos a alta velocidad sobre el par de cobre de la línea telefónica. Es asimétrica porque la velocidad de descarga es mayor que la de subida.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line)

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) es una variante de DSL que proporciona el mismo ancho de banda para subida y bajada de datos. Fue una de las primeras formas de DSL que no requería múltiples líneas telefónicas.

ATM sobre ADSL

Usar ATM como protocolo de enlace en ADSL permite definir varios canales virtuales permanentes (PVC) para diferentes servicios. Esto aumenta la flexibilidad y el ancho de banda.

Ventajas de ATM sobre ADSL:

• Transfiere varios tipos de tráfico sin degradación de calidad.
• Establece conexiones lógicas para diferentes servicios.
• Aprovecha eficientemente los equipos y medios de transmisión.
• Soporta diferentes capacidades de transferencia (CBR, VBR-rt, VBR-nt, UBR y ABR) y calidades de servicio.

Ventajas de ADSL para el usuario:

• Acceso de alta velocidad.
• Conexión permanente.
• Capacidad no compartida con otros usuarios (a diferencia del cable).

Ventajas de ADSL para la compañía telefónica:

• Doble función del mismo cable.
• Nula ocupación de la central.
• No hay riesgo de colapso en la red conmutada.
• Instalación solo en las líneas de los clientes que lo requieran.

Desventajas de ADSL:

• No todas las líneas soportan el servicio.
• La calidad del cableado en el domicilio puede afectar el rendimiento.

HFC (Híbridas Fibra Óptica-Coaxial)

Una red HFC combina fibra óptica y cable coaxial. Se compone de:

• Cabecera (Head End): Gobierna el sistema, recibe canales de TV y radio, y se enlaza con otras cabeceras o redes.
• Red troncal: Distribuye la señal de la cabecera a las zonas de distribución mediante fibra óptica.
• Red de distribución: Estructura tipo bus de coaxial que lleva las señales a las viviendas.
• Acometida (Drops): Último tramo de cable hasta la vivienda del abonado.

QoS (Calidad de Servicio)

QoS (Calidad de Servicio) es el rendimiento promedio de una red, medido por tasas de errores, ancho de banda, rendimiento, retardo, disponibilidad, jitter, etc. Es crucial para aplicaciones con requisitos especiales, como audio y video.

QoS garantiza la transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dado. Es importante para aplicaciones en tiempo real, que requieren:

• Cierta tasa de bits (Throughput).
• Tiempo determinado (demora).
• Variación de demora determinada (Jitter).
• Pérdida de paquetes mínima.

Redes de Siguiente Generación

Una Red de Siguiente Generación se basa en la transmisión de paquetes y ofrece servicios integrados, incluyendo telefonía. Maximiza el ancho de banda usando tecnologías QoS, independientemente de la infraestructura. Ofrece acceso libre a usuarios de diferentes compañías y soporta la movilidad.

Problemas en Redes de Datos Conmutadas

• Bajo rendimiento: La tasa de bits puede ser lenta para servicios en tiempo real.
• Paquetes sueltos: Los routers pueden perder paquetes si los buffers están llenos.
• Retardos y Latencia: Los paquetes pueden tardar en llegar debido a la congestión.
• Jitter: Los paquetes llegan con diferentes retardos.
• Entrega de paquetes fuera de orden: Los paquetes pueden tomar diferentes rutas y llegar desordenados.
• Errores: Paquetes mal dirigidos, combinados o corrompidos.

Servicios Integrados (IntServ) y Servicios Diferenciados (DiffServ)

IntServ utiliza el protocolo de reserva de recursos para solicitar y reservar recursos. DiffServ marca paquetes según el tipo de servicio y utiliza estrategias de cola para adaptar el rendimiento.

RSVP (Resource Reservation Protocol)

RSVP es un protocolo de control de internet que reserva recursos de red para IntServ. Permite a hosts y routers solicitar niveles específicos de QoS. Define cómo hacer reservas y liberar recursos.

Tipos de Aplicaciones/Tráfico

• Elástico: Se ajusta a cambios en retardo y throughput.
• Inelástico: Requiere requisitos de calidad específicos.

MPLS (Multiprotocol Label Switching)

MPLS (Multiprotocol Label Switching) es un mecanismo estándar de transporte de datos. Añade un encabezado con etiquetas a cada paquete. El envío de paquetes se realiza mediante búsqueda por etiquetas en lugar de búsqueda en tabla IP.