PDF de programación - Arquitectura de Redes y Comunicaciones

Segunda Semana Arquitectura de Redes y Comunicaciones

ARQUITECTURA DE RED

El término arquitectura de red, en este contexto, se refiere a las tecnologías que admiten la infraestructura y
a los servicios y protocolos programados que pueden trasladar los mensajes en toda esa infraestructura.

Debido a que Internet evoluciona, al igual que las redes en general, descubrimos que existen cuatro
características básicas que la arquitectura subyacente necesita para cumplir con las expectativas de los
usuarios: tolerancia a fallas, escalabilidad, calidad del servicio y seguridad.


a) Tolerancia a Fallas:



La expectativa de que Internet está siempre disponible para millones de usuarios que confían en ella
requiere de una arquitectura de red diseñada y creada con tolerancia a fallas. Una red tolerante a
fallas es la que limita el impacto de una falla del software o hardware y puede recuperarse
rápidamente cuando se produce dicha falla. Estas redes dependen de enlaces o rutas redundantes
entre el origen y el destino del mensaje. Si un enlace o ruta falla, los procesos garantizan que los
mensajes pueden enrutarse en forma instantánea en un enlace diferente transparente para los
usuarios en cada extremo.



Tanto las infraestructuras físicas como los procesos lógicos que direccionan los mensajes a través
de la red están diseñados para adaptarse a esta redundancia. Ésta es la premisa básica de la
arquitectura de redes actuales.



b) Escalabilidad:

Una red escalable puede expandirse rápidamente para admitir nuevos usuarios y aplicaciones sin
afectar el rendimiento del servicio enviado a los usuarios actuales. Miles de nuevos usuarios y
proveedores de servicio se conectan a Internet cada semana. La capacidad de la red de admitir
estas nuevas interconexiones depende de un diseño jerárquico en capas para la infraestructura
física subyacente y la arquitectura lógica. El funcionamiento de cada capa permite a los usuarios y
proveedores de servicios insertarse sin causar disrupción en toda la red.



Ing. Marcos Huerta Sagástegui



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Los desarrollos tecnológicos aumentan constantemente las capacidades de transmitir el mensaje y
el rendimiento de los componentes de la estructura física en cada capa. Estos desarrollos, junto con
los nuevos métodos para identificar y localizar usuarios individuales dentro de una internetwork,
están permitiendo a Internet mantenerse al ritmo de la demanda de los usuarios.

c) Calidad de Servicio (QoS):



Internet actualmente proporciona un nivel aceptable de tolerancia a fallas y escalabilidad para sus
usuarios. Pero las nuevas aplicaciones disponibles para los usuarios en internetworks crean
expectativas mayores para la calidad de los servicios enviados. Las transmisiones de voz y video en
vivo requieren un nivel de calidad consistente y un envío ininterrumpido que no era necesario para
las aplicaciones informáticas tradicionales. La calidad de estos servicios se mide con la calidad de
experimentar la misma presentación de audio y video en persona.



Las redes de voz y video tradicionales están diseñadas para admitir un único tipo de transmisión y,
por lo tanto, pueden producir un nivel aceptable de calidad. Los nuevos requerimientos para admitir
esta calidad de servicio en una red convergente cambian la manera en que se diseñan e
implementan las arquitecturas de red.

En la mayoría de los casos, cuando el volumen de paquetes es mayor de lo que se puede
transportar en la red, los dispositivos colocan los paquetes en cola en la memoria hasta que haya
recursos disponibles para transmitirlos. Los paquetes en cola provocan retrasos. Si el número de
paquetes en cola continúa aumentando, las colas de la memoria se llenan y los paquetes se
descartan.

El secreto para llegar a una solución exitosa de calidad de aplicación de extremo a extremo es
lograr la Calidad de servicio (QoS) necesaria administrando los parámetros de pérdida de paquetes
o de retraso en una red. Por lo tanto, asegurar la QoS requiere de un grupo de técnicas para
administrar la utilización de los recursos de red. Para mantener una buena calidad de servicio para
las aplicaciones que lo requieren, es necesario priorizar los tipos de paquetes de datos que deben
enviarse a expensas de otros tipos de paquetes que puedan retrasarse o descartarse.

Clasificación:
Lo ideal es asignar una prioridad exacta para cada tipo de comunicación. En la actualidad, esto no
resulta práctico y posible. Por lo tanto, clasificamos las aplicaciones en categorías según la calidad
específica de requisitos de servicios.

Para crear clasificaciones de datos QoS, utilizamos una combinación de características de
comunicación y la importancia relativa asignada a la aplicación. Luego incluimos todos los datos en
la misma clasificación en base a las mismas reglas. Por ejemplo, la comunicación sensible al tiempo
o importante debería clasificarse en forma diferente de la comunicación que puede esperar o es de
menor importancia.

Ing. Marcos Huerta Sagástegui



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Asignación de prioridades:
Las características de la información que se comunica también afectan su administración. Por
ejemplo, el envío de una película utiliza una importante cantidad de recursos de red cuando se
envía en forma continua, sin interrupción. Otros tipos de servicios, los e-mails, por ejemplo, no
resultan tan demandantes en la red. En una empresa, el administrador puede decidir asignar la
mayor parte de los recursos de red a la película, considerando que ésta es la prioridad para los
clientes. El administrador puede decidir que el impacto será mínimo si los usuarios de e-mails tienen
que esperar algunos segundos más para que llegue. En otra empresa la calidad del stream de vídeo
no es tan importante como la información de control de procesos críticos que operan las máquinas
de fabricación.



Los mecanismos de QoS permiten el establecimiento de estrategias de administración de cola que
implementan prioridades para las diferentes clasificaciones de los datos de aplicación. Sin el diseño
y la implementación correctos de los mecanismos de QoS, los paquetes de datos se descartan sin
considerar las características de la aplicación ni la prioridad. Algunas de las decisiones prioritarias
para una organización pueden ser:

: aumentan la prioridad por servicios como el teléfono o



• Comunicaciones sensibles al tiempo

la distribución de vídeos.

• Comunicaciones no sensibles al tiempo

Web o de correos electrónicos.

• Mucha importancia para la empresa

datos de transacciones comerciales.

• Comunicación indeseable

: disminuyen la prioridad de recuperación de páginas

: aumenta la prioridad de control de producción o de

transferencia de archivos entre pares o el entretenimiento en vivo.

: disminuye la prioridad o bloquea la actividad no deseada como la



Ing. Marcos Huerta Sagástegui



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La Calidad de servicio que puede ofrecer una red es un tema vital y, en algunas situaciones, es
crucial. Imagine las consecuencias si se descarta una llamada de pedido de ayuda a un centro de
emergencias, o si se pierde la señal de control de una pieza automatizada de maquinaria pesada.

Una responsabilidad clave para los administradores de red en una organización es establecer una
política de calidad de servicio para asegurar que se apliquen los mecanismos para cumplir los
objetivos.



Internet evolucionó de una internetwork de organizaciones gubernamentales y educativas
estrechamente controlada a un medio ampliamente accesible para la transmisión de
comunicaciones personales y empresariales. Como resultado, cambiaron los requerimientos de
seguridad de la red. Las expectativas de privacidad y seguridad que se originan del uso de
internetworks para intercambiar información empresarial crítica y confidencial exceden lo que puede
enviar la arquitectura actual.


d) Seguridad:


La infraestructura de red, los servicios y los datos contenidos en las computadoras conectadas a la
red son activos comerciales y personales muy importantes. Comprometer la integridad de estos
activos puede ocasionar serias repercusiones financieras y comerciales.

Algunas de las consecuencias de la ruptura en la seguridad de la red son:

• Interrupciones de red que impiden la realización de comunicaciones y de transacciones, con

la consecuente pérdida de negocios.

• Mal direccionamiento y pérdida de fondos personales o comerciales.
• Propiedad intelectual de la empresa (ideas de investigación, patentes o diseños) que son



robados y utilizados por la competencia.

• Detalles de contratos con clientes que se divulgan a los competidores o son hechos

públicos, generando una pérdida de confianza del mercado de la industria.


La falta de confianza pública en la privacidad, confidencialidad y niveles de integridad de los
negocios puede derivar en la pérdida de ventas y, finalmente, en la quiebra de la empresa. Existen
dos tipos de cuestiones de seguridad de la red que se deben tratar a fin de evitar serias
consecuencias:

• Seguridad de la infraestructura de la red.
• Seguridad del contenido.

: incluye la protección física de los dispositivos que


Seguridad de la infraestructura de la red
proporcionan conectividad de red y evitan el acceso no autorizado al software de administración que
reside en ellos.

La seguridad del contenido : se refiere a la protección de la información contenida en los paquetes
que se transmiten en la red y la información almacenada en los dispositivos conectados a ésta. Al
transmitir la información en Internet u otra red, los dispositivos y las instalaciones por las que viajan
los paquetes desconocen el contenido