Tecnología WAN.
Una WAN es una red de comunicación de datos que opera más allá del alcance geográfico de una LAN. Una de las diferencias primordiales entre una WAN y una LAN es que una empresa u organización debe suscribirse a un proveedor de servicio WAN externo para utilizar los servicios de red de una operadora de servicios WAN. Una WAN utiliza enlaces de datos suministrados por los servicios de una operadora para acceder a Internet y conectar los sitios de una organización entre sí, con sitios de otras organizaciones, con servicios externos y con usuarios remotos. Las WAN generalmente transportan varios tipos de tráfico como voz, datos y video. Los servicios telefónicos y de datos son los servicios WAN de uso más generalizado.
Los dispositivos de las instalaciones del suscriptor se conocen como equipo terminal del abonado (CPE).
El suscriptor es dueño de un CPE o alquila un CPE del proveedor de servicios; un cable de cobre o fibra conecta el CPE a la central telefónica del proveedor de servicio más cercano –este cableado muchas veces se llama bucle local, o última milla–; una llamada marcada se conecta de forma local a otros bucles locales o de forma no local a través de un troncal a un centro primario, luego se dirige a un centro de sección y después a un centro de operación internacional o regional a medida que la llamada viaja a su destino.
Para que el bucle local transporte datos, se necesita un dispositivo como un módem que prepare los datos para su transmisión. Los dispositivos que colocan los datos en el bucle local se llaman equipos de terminación de circuito de datos, o equipos de comunicación de datos (DCE). Los dispositivos del cliente que transmiten datos al DCE se llaman equipo terminal de datos (DTE).
El propósito principal del DCE es suministrar una interfaz para el DTE al enlace de comunicación en la nube WAN. La interfaz DTE/DCE utiliza varios protocolos de capa física, tales como la interfaz serial de alta velocidad (HSSI) y V.35. Estos protocolos establecen los códigos y parámetros eléctricos que los dispositivos utilizan para comunicarse entre sí.
Los dispositivos de las instalaciones del suscriptor se conocen como equipo terminal del abonado (CPE).
El suscriptor es dueño de un CPE o alquila un CPE del proveedor de servicios; un cable de cobre o fibra conecta el CPE a la central telefónica del proveedor de servicio más cercano –este cableado muchas veces se llama bucle local, o última milla–; una llamada marcada se conecta de forma local a otros bucles locales o de forma no local a través de un troncal a un centro primario, luego se dirige a un centro de sección y después a un centro de operación internacional o regional a medida que la llamada viaja a su destino.
Para que el bucle local transporte datos, se necesita un dispositivo como un módem que prepare los datos para su transmisión. Los dispositivos que colocan los datos en el bucle local se llaman equipos de terminación de circuito de datos, o equipos de comunicación de datos (DCE). Los dispositivos del cliente que transmiten datos al DCE se llaman equipo terminal de datos (DTE).
El propósito principal del DCE es suministrar una interfaz para el DTE al enlace de comunicación en la nube WAN. La interfaz DTE/DCE utiliza varios protocolos de capa física, tales como la interfaz serial de alta velocidad (HSSI) y V.35. Estos protocolos establecen los códigos y parámetros eléctricos que los dispositivos utilizan para comunicarse entre sí.
| CSU/DSU Módem | |
DTE | DCE | |
Equipo terminal de datos Dispositivo del usuario cuya interfaz se conecta al enlace de la WAN | Equipo de terminación de circuitos Extremo de la instalación de comunicaciones del lado del proveedor WAN | |
Los enlaces WAN vienen en varias velocidades medidos en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (kbps o 1000 bps), megabits por segundo (Mbps o 1000 kbps) o gigabits por segundo (Gbps o 1000 Mbps). Los valores de bps por lo general son de full duplex, esto significa que una línea E1 puede transportar 2 Mbps, o T1 puede transportar 1,5 Mbps en cada dirección de manera simultánea.
Tipo de línea | Estándar de señal | Capacidad de la velocidad de transmisión |
56 | DS0 | 56 Kbps |
64 | DS0 | 64 Kbps |
T1 | DS1 | 1,544 Mbps |
E1 | ZM | 2,048 Mbps |
E3 | M3 | 34,064 Mbps |
J1 | Y1 | 2,048 Mbps |
T3 | DS3 | 44,736 Mbps |
OC-1 | SONET | 51.84 Mbps |
OC-3 | SONET | 155.54 Mbps |
OC-9 | SONET | 466.56 Mbps |
OC-12 | SONET | 622.08 Mbps |
OC-18 | SONET | 933.12 Mbps |
OC-24 | SONET | 1244.16 Mbps |
OC-36 | SONET | 1866.24 Mbps |
OC-48 | SONET | 2488.32 Mbps |
2.1.1 Dispositivos WAN.
Las WAN son grupos de LAN conectadas con enlaces de comunicaciones desde un proveedor de servicios. Como los enlaces de comunicaciones no pueden conectarse directamente a la LAN, es necesario identificar las distintas piezas del equipo que realiza las interfaces.
Router | Switch | Módem(CSU/DSU) | Servidor de comunicación |
Las WAN están diseñadas para lograr lo siguiente:
| |||
Las computadoras basadas en LAN con datos a transmitir envían datos a un router que contiene tanto interfaces LAN como WAN.
Varias LAN se conectan para formar una WAN. Los routers son un punto de conexión con interfaces tanto a la LAN como a la WAN.
Varias LAN se conectan para formar una WAN. Los routers son un punto de conexión con interfaces tanto a la LAN como a la WAN.
El router utiliza información de dirección de Capa 3 para enviar los datos en la interfaz WAN apropiada. Los routers son dispositivos de red activos e inteligentes y, por lo tanto, pueden participar en la administración de una red. Los routers administran las redes suministrando un control dinámico sobre los recursos y dando soporte a las tareas y objetivos de las redes. Algunos de estos objetivos son: conectividad, desempeño confiable, control de administración y flexibilidad.
El enlace de comunicaciones necesita señales en un formato correcto. Para las líneas digitales se requiere una unidad de servicio de canal (CSU) y una unidad de servicio de datos (DSU). Con frecuencia, las dos se encuentran combinadas en una sola pieza del equipo, llamada CSU/DSU. La CSU/DSU también puede integrarse a la tarjeta de interfaz del router.
Si el bucle local es analógico y no digital, requiere de un módem.
Los módems transmiten datos a través de las líneas telefónicas de grado de voz, modulando y demodulando la señal. Las señales digitales se superponen en la señal analógica de la voz que se modula para su transmisión. Si se enciende el altavoz del módem interno, la señal modulada se oye como una serie de silbidos. En el destino, las señales analógicas se convierten a su forma digital de nuevo, o se demodulan.
Cuando se utiliza ISDN como el enlace de comunicaciones, todos los equipos conectados al bus ISDN tienen que ser compatibles con ISDN. La compatibilidad, en general, se integra a la interfaz de la computadora para conexiones de acceso telefónico directas o a la interfaz del router para conexiones LAN o WAN. Los equipos más antiguos sin interfaz ISDN requieren un adaptador de terminal ISDN (TA) para la compatibilidad con ISDN.
Los servidores de comunicaciones concentran la comunicación de usuarios de acceso telefónico entrante y de acceso remoto a una LAN. Pueden tener una mezcla de interfaces analógicas y digitales (ISDN) y admitir a cientos de usuarios al mismo tiempo.
2.1.2 Normas WAN.
Las WAN utilizan el modelo de referencia OSI, pero se enfocan principalmente en las Capas 1 y 2. Los estándares WAN, por lo general, describen tanto los métodos de envío de la capa física como los requisitos de la capa de enlace de datos, incluyendo el direccionamiento físico, el control de flujo y el encapsulamiento. Hay varias autoridades reconocidas que definen y administran los estándares WAN.
Sigla | Organización |
ITU-T (antes CCITT) | Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, antiguamente denominada Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico |
ISO | Organización Internacional de Normalización |
IETF | Fuerza de Tareas de Ingeniería de Internet |
EIA | Asociación de Industrias Electrónicas |
TIA | Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones |
Los protocolos de capa física describen cómo proporcionar las conexiones eléctricas, mecánicas, operativas y funcionales a los servicios brindados por un proveedor de servicios de comunicaciones. Algunos de los estándares de la capa física más comunes se enumeran en la siguiente tabla y sus conectores se muestran en la figura.
Estándar de capa física de WAN | Descripción | Conectores de la capa física | |
EIA/TIA-232 | Permite una señal de hasta 115,200 bps en un conector D de 25 pines en distancias cortas. Antiguamente se denominaba RS-232. La especificación UIT-T V.24 es efectivamente la misma. | ||
EIA/TIA-449/530 | Es una versión más veloz (hasta 2Mbps) de EIA/TIA-232, que usa un conector B de 36 pines y permite tendidos de cable más extensos. Existen varias versiones, también conocidas como RS-422 y RS-423. | ||
EIA/TIA-612/613 | La interfaz serial de alta velocidad (HSSI), que proporciona acceso a servicios de hasta 52 Mbps en un conector D de 60 pines. | ||
V.35 | Un estándar UIT-T para comunicaciones síncronas entre un dispositivo de acceso de red y una red de paquetes a velocidades de hasta 2048 Mbps. Usa un conector rectangular de 34 pines. | ||
X.21 | Estándar UIT-T para comunicaciones digitales síncronas. Usan un conector D de 15 pines. | ||
Los protocolos de la capa de enlace de datos definen cómo se encapsulan los datos para su transmisión a lugares remotos y los mecanismos de transferencia de las tramas resultantes. Se utiliza una variedad de tecnologías como ISDN, Frame Relay o el Modo de Transferencia Asíncrona (ATM). Estos protocolos utilizan los mismos mecanismos de entramado, control de enlace de datos de alto nivel (HDLC), un estándar ISO o uno de sus subgrupos o variantes.
La capa de enlace de datos WAN
2.1.3 Encapsulamiento WAN.
Los datos de la capa de red se envían a la capa de enlace de datos para su transmisión en un enlace físico, que normalmente es de punto a punto en una conexión WAN. La capa de enlace de datos crea una trama alrededor de los datos de capa de red, de modo que se apliquen los controles y verificaciones necesarios. Cada tipo de conexión WAN utiliza un protocolo de Capa 2 para encapsular el tráfico mientras atraviesa el enlace WAN. Para asegurarse de que se esté utilizando el protocolo de encapsulamiento correcto, se debe configurar el tipo de encapsulamiento de Capa 2 utilizado en cada interfaz serial del router. El protocolo de encapsulamiento que se debe usar depende de la tecnología WAN y del equipo. La mayoría del entramado se basa en el estándar HDLC.
El entramado HDLC garantiza una entrega confiable de datos en líneas poco confiables e incluye mecanismos de señalización para el control de flujo y errores.
El entramado HDLC garantiza una entrega confiable de datos en líneas poco confiables e incluye mecanismos de señalización para el control de flujo y errores.
Encapsulamiento WAN.
La trama siempre comienza y termina con un campo de señaladores de 8 bits, con un patrón de bit de 01111110. Como existe la posibilidad de que este patrón ocurra en los datos mismos, el sistema de envío HDLC siempre inserta un bit 0 después de cada cinco 1 en el campo de datos, de modo que en la práctica la secuencia de señaladores sólo puede tener lugar en los extremos de la trama. El sistema receptor quita los bits insertados. Cuando las tramas se transmiten de forma consecutiva, el señalador del final de la primera trama se utiliza como señalador de inicio de la trama siguiente.
El campo de dirección no es necesario para los enlaces WAN, los cuales casi siempre son de punto a punto. El campo de dirección está aún presente y puede ser de uno a dos bytes de longitud. El campo de control indica el tipo de trama, que puede ser de información, de supervisión o sin enumerar.
El campo de dirección no es necesario para los enlaces WAN, los cuales casi siempre son de punto a punto. El campo de dirección está aún presente y puede ser de uno a dos bytes de longitud. El campo de control indica el tipo de trama, que puede ser de información, de supervisión o sin enumerar.
- Las tramas sin enumerar transportan mensajes de configuración de la línea.
- Las tramas de información transportan datos de la capa de red.
- Las tramas de supervisión controlan el flujo de tramas de información y peticiones de retransmisión de datos si hubiera algún error.
El campo de control, por lo general, consta de un byte, pero en los sistemas de ventanas deslizantes extendidos, tendrá dos bytes. Juntos los campos de control y de dirección se denominan encabezado de la trama. El dato encapsulado sigue el campo de control. Entonces, una secuencia de verificación de trama (FCS) utiliza el mecanismo de verificación por redundancia cíclica (CRC) para establecer un campo de dos o cuatro bytes.
Se utilizan varios protocolos de enlace de datos, incluyendo subgrupos y versiones propietarias de HDLC.
Se utilizan varios protocolos de enlace de datos, incluyendo subgrupos y versiones propietarias de HDLC.
Uso | Protocolo |
X 25 | Procedimiento de Acceso al Enlace Balanceado (LAPB). |
Canal D ISDN | Procedimiento de Acceso al Enlace en el Canal D (LAPD). |
Frame Relay | Trama de Procedimiento de Acceso al Enlace (LAPF). |
Valor por defecto de Cisco | Control de Enlace de Datos de Alto Nivel (HDLC). |
Conexiones WAN seriales conmutadas | Protocolo Punto a Punto (PPP). |
Tanto PPP como la versión de Cisco de HDLC tienen un campo extra en el encabezado para identificar el protocolo de capa de red del dato encapsulado.
Formato de encapsulamiento de trama WAN
2.1.4 Frame Relay.
Con la creciente demanda de mayor ancho de banda y menor latencia en la conmutación de paquetes, los proveedores de comunicaciones introdujeron el Frame Relay. Aunque la configuración de la red parece similar a la de X.25, la velocidad de transmisión de datos disponible es por lo general de hasta 4 Mbps y algunos proveedores ofrecen aún mayores velocidades.
Frame Relay difiere de X.25 en muchos aspectos, el más importante es que es un protocolo mucho más sencillo que funciona a nivel de la capa de enlace de datos y no en la capa de red.
Frame Relay no realiza ningún control de errores o flujo. El resultado de la administración simplificada de las tramas es una reducción en la latencia, y las medidas tomadas para evitar la acumulación de tramas en los switches intermedios ayudan a reducir las fluctuaciones de fase.
La mayoría de las conexiones de Frame Relay son PVC y no SVC. La conexión al extremo de la red con frecuencia es una línea alquilada, pero algunos proveedores ofrecen conexiones telefónicas utilizando líneas ISDN. El canal D ISDN se utiliza para configurar una SVC en uno o más canales B. Las tarifas de Frame Relay se calculan con base en la capacidad del puerto de conexión al extremo de la red; otros factores son la capacidad acordada y la Velocidad de Información Suscripta (CIR) de los distintos PVC a través del puerto.
Frame Relay ofrece una conectividad permanente, compartida, de ancho de banda mediano, que envía tanto tráfico de voz como de datos. Frame Relay es ideal para conectar las LAN de una empresa. El router de la LAN necesita sólo una interfaz, aun cuando se estén usando varios VC. La línea alquilada corta que va al extremo de la red Frame Relay permite que las conexiones sean económicas entre LAN muy dispersas.
2.1.5 ATM.
Los proveedores de comunicaciones vieron la necesidad de una tecnología de red compartida permanente que ofreciera muy poca latencia y fluctuación a anchos de banda mucho más altos; su solución fue el Modo de Transferencia Asíncrona (ATM), que tiene una velocidad de transmisión de datos superior a los 155 Mbps. Al igual que las otras tecnologías compartidas, como X.25 y Frame Relay, los diagramas de las WAN ATM se ven igual.
La tecnología ATM es capaz de transferir voz, video y datos a través de redes privadas y públicas; tiene una arquitectura basada en celdas más bien que una basada en tramas. Las celdas ATM tienen siempre una longitud fija de 53 bytes que contiene un encabezado ATM de 5 bytes seguido de 48 bytes de carga ATM. Las celdas pequeñas de longitud fija son adecuadas para la transmisión de tráfico de voz y video porque este tráfico no tolera demoras. El tráfico de video y voz no tiene que esperar que se transmita un paquete de datos más grande.
La celda ATM de 53 bytes es menos eficiente que las tramas y paquetes más grandes de Frame Relay y X.25; además, la celda ATM tiene un encabezado de por lo menos 5 bytes por cada 48 bytes de datos. Cuando la celda está transportando paquetes de capa de red segmentados, la carga general será mayor porque el switch ATM tiene que poder reagrupar los paquetes en el destino. Una línea ATM típica necesita casi 20% más de ancho de banda que Frame Relay para transportar el mismo volumen de datos de capa de red.
ATM ofrece tanto los PVC como los SVC, aunque los PVC son más comunes en las WAN.
Como las otras tecnologías compartidas, ATM permite varios circuitos virtuales en una sola conexión de línea alquilada al extremo de red.
2.1.6 DSL.
La tecnología de Línea Digital del Suscriptor (DSL) es una tecnología de banda ancha que utiliza líneas telefónicas de par trenzado para transportar datos de alto ancho de banda para dar servicio a los suscriptores. El servicio DSL se considera de banda ancha, en contraste con el servicio de banda base típico de las LAN. Banda ancha se refiere a la técnica que utiliza varias frecuencias dentro del mismo medio físico para transmitir datos. El término DSL se refiere a un número de formas similares, aunque en competencia, de tecnologías DSL:
Servicio | Descargar | Cargar |
DSL Asimétrico (ADSL) | 64kbps-8.192Mbps | 16kbps-640kbps |
DSL Simétrico (SDSL) | 1.544Mbps-2.408Mbps | 1.544Mbps-2.408Mbps |
DSL de Alta Velocidad de Bits (HDSL) | 1.544Mbps-2.408Mbps | 1.544Mbps-2.408Mbps |
ISDN (como) DSL (IDSL) | 144kbps | 144kbps |
DSL para Consumidores (CDSL) también llamado DSL-lite o G.lite | 1Mbps | 16kbps-160kbps |
La tecnología DSL permite que el proveedor de servicios ofrezca a los clientes servicios de red de alta velocidad, utilizando las líneas de cobre de bucle local instaladas. La tecnología DSL permite que la línea de bucle local se utilice para realizar conexiones telefónicas de voz normales y conexiones permanentes para tener conectividad de red al instante.
Las líneas del suscriptor DSL múltiples se pueden multiplexar a un enlace de alta capacidad al usar el Multiplexor de Acceso DSL (DSLAM) en el sitio del proveedor. Los DSLAM incorporan la tecnología TDM para juntar muchas líneas del suscriptor a un solo medio más pequeño, en general una conexión T3/DS3. Las tecnologías DSL están utilizando técnicas de codificación y modulación complejas para lograr velocidades de transmisión de datos de hasta 8.192 Mbps.
El canal de voz de un teléfono estándar cubre un rango de frecuencia de 330 Hz a 3.3 KHz. Un rango de frecuencia, o ventana, de 4 KHz se considera como requisito para cualquier transmisión de voz en un bucle local. Las tecnologías DSL cargan (upstream: corriente arriba) y descargan (downstream: corriente abajo) datos a frecuencia superiores a esta ventana de 4 KHz. Esta técnica es lo que permite que la transmisión de voz y datos tenga lugar de modo simultáneo en un servicio DSL.
El bucle local conecta el divisor de señal al DSLAM. Voz y datos usan intervalos de frecuencia distintos. |
Existen dos tipos básicos de tecnología DSL: la asimétrica (ADSL) y la simétrica (SDSL). Todas las formas de servicio DSL se pueden clasificar como ADSL o SDSL y existen muchas variedades de cada tipo. El servicio asimétrico brinda mayor ancho de banda de descarga o downstream al usuario que el ancho de banda de carga. El servicio simétrico brinda la misma capacidad en ambas direcciones.
No todas las tecnologías DSL permiten el uso de un teléfono. SDSL se conoce como cobre seco porque no tiene un tono de llamada y no ofrece servicio telefónico en la misma línea. Por eso se necesita una línea separada para el servicio SDSL.
No todas las tecnologías DSL permiten el uso de un teléfono. SDSL se conoce como cobre seco porque no tiene un tono de llamada y no ofrece servicio telefónico en la misma línea. Por eso se necesita una línea separada para el servicio SDSL.
Los distintos tipos de DSL brindan diferentes anchos de banda, con capacidades que exceden aquellas de línea alquilada T1 o E1. La velocidad de transferencia depende de la longitud real del bucle local y del tipo y condición de su cableado. Para obtener un servicio satisfactorio, el bucle debe ser menor a 5.5 kilómetros (3.5 millas). La disponibilidad de DSL está lejos de ser universal y existe una gran variedad de tipos, normas y normas emergentes.
No es una opción popular entre los departamentos de computación de las empresas para apoyar a las personas que trabajan en sus hogares. Por lo general, el suscriptor no puede optar por conectarse a la red de la empresa directamente, sino que primero tiene que conectarse a un Proveedor de Servicios de Internet (ISP); desde allí, se realiza una conexión IP a través de Internet hasta la empresa. Así se corren riesgos de seguridad. Para tratar las cuestiones de seguridad, los servicios DSL ofrecen funciones para utilizar conexiones la Red Privada Virtual (VPN) a un servidor VPN, que por lo general se encuentra ubicado en la empresa.
2.1.7 Cable Modem.
El cable coaxial es muy usado en áreas urbanas para distribuir las señales de televisión.
El acceso a la red está disponible desde algunas redes de televisión por cable. Esto permite que haya un mayor ancho de banda que con el bucle local de teléfono.
Los cables módem mejorados permiten transmisiones de datos de alta velocidad de dos vías, usando las mismas líneas coaxiales que transmiten la televisión por cable. Algunos proveedores de servicio de cable prometen velocidades de transmisión de datos de hasta 6.5 veces más altas que las líneas alquiladas T1. Esta velocidad hace que el cable sea un medio atractivo para transferir grandes cantidades de información digital de manera rápida, incluyendo video clips, archivos de audio y grandes cantidades de datos. La información que tardaría dos minutos en descargar usando un BRI ISDN puede descargarse en dos segundos a través de una conexión de cable módem.
Los cables módem ofrecen una conexión permanente y una instalación simple. Una conexión de cable permanente significa que los computadores conectados pueden estar sujetos a una ruptura en la seguridad en cualquier momento y necesitan estar adecuadamente asegurados con firewalls. Para tratar las cuestiones de seguridad, los servicios cable módem ofrecen funciones para utilizar conexiones de Red Privada Virtual (VPN) a un servidor VPN, que por lo general se encuentra ubicado en la empresa.
Un cable módem puede ofrecer de 30 a 40 Mbps de datos en un canal de cable de 6 MHz. Esto es casi 500 veces más rápido que un módem de 56 Kbps.
Con un cable módem, el suscriptor puede continuar recibiendo servicio de televisión por cable mientras recibe datos en su computador personal de forma simultánea. Esto se logra con la ayuda de un divisor de señal uno a dos.
Los suscriptores de cable módem deben utilizar el ISP asociado con el proveedor de servicio. Todos los suscriptores locales comparten el mismo ancho de banda del cable. A medida que más usuarios contratan el servicio, el ancho de banda disponible puede caer por debajo de la velocidad esperada.
Los suscriptores de cable módem deben utilizar el ISP asociado con el proveedor de servicio. Todos los suscriptores locales comparten el mismo ancho de banda del cable. A medida que más usuarios contratan el servicio, el ancho de banda disponible puede caer por debajo de la velocidad esperada.
2.2 Comunicaciones con WAN.
Se considera que las WAN son un conjunto de enlaces de datos que conectan los routers en una LAN. Las estaciones de usuarios finales y los servidores de las LAN intercambian datos. Los routers transmiten datos entre las redes a través de los enlaces de datos.
Debido a los costos y por razones legales, un proveedor de comunicaciones o una empresa de comunicaciones común, en general, es dueño de los enlaces de datos que componen una WAN. Los enlaces están disponibles a los suscriptores por una tarifa y se utilizan para interconectar las LAN o conectar redes remotas. La velocidad de transmisión de datos en una WAN (ancho de banda) es mucho menor a 100 Mbps, que es común en una LAN. Los costos de provisión de enlace son el elemento más caro de las WAN y el diseño debe buscar proveer un máximo de ancho de banda a un costo aceptable. Con la presión por parte de los usuarios para obtener mayor acceso al servicio a velocidades más altas y la presión de los administradores para contener los costos, determinar la configuración óptima de WAN no es una tarea fácil.
Las WAN transportan varios tipos de tráfico como datos, voz y video. El diseño seleccionado debe ofrecer capacidad adecuada y tiempos de tránsito que cumplan con las necesidades de las empresas. Entre las especificaciones, el diseño debe tener en cuenta la topología de las conexiones entre varias ubicaciones, la naturaleza de aquellas conexiones y la capacidad del ancho de banda.
Las WAN más antiguas a menudo consistían de enlaces de datos directamente conectados a computadores mainframe remotos.
Las WAN más antiguas a menudo consistían de enlaces de datos directamente conectados a computadores mainframe remotos.
Sin embargo, en la actualidad las WAN conectan las LAN que están geográficamente separadas.
Las estaciones de usuarios finales, servidores y routers se comunican a través de las LAN y los enlaces de datos WAN terminan en los routers locales. Al intercambiar información de dirección de Capa 3 en las LAN directamente conectadas, los routers determinan la ruta más adecuada a través de la red para los flujos de datos requeridos. Los routers pueden también ofrecer manejo en la calidad de servicio (QoS), que asigna prioridades a los diferentes flujos de tráfico.
Como las WAN son simplemente un grupo de interconexiones entre los routers basados en las LAN, no hay servicios en la WAN. Las tecnologías WAN funcionan en las tres capas inferiores del modelo de referencia OSI.
Los routers determinan el destino de los datos a partir de los encabezados de capa de red y transfieren los paquetes a la conexión de enlace de datos indicada para su envío en la conexión física.
2.3 Pasos para el diseño WAN.
Diseñar una WAN puede ser un desafío, pero realizar el diseño de una forma sistemática puede dar como resultado un rendimiento mayor a menor costo. Muchas WAN han evolucionado con el tiempo; por lo tanto, es posible que no se hayan considerado muchas de las pautas aquí presentadas. Cada vez que se considere hacer una modificación a una WAN existente, se deben seguir los pasos descritos en este módulo. Las modificaciones a las WAN pueden surgir de cambios como la expansión de la empresa que la WAN sirve, o la inclusión de nuevas prácticas y métodos de trabajo.
Las empresas implementan la conectividad WAN porque hay necesidad de transportar datos en forma oportuna entre sucursales externas. La WAN está allí para cumplir los requerimientos de la empresa. El cumplir con estos requerimientos trae aparejado costos como provisión de equipo y administración de enlaces de datos.
Al diseñar la WAN, es necesario saber qué clase de tráfico de datos se debe transportar, su origen y su destino. Las WAN transportan una variedad de tipos de tráfico que requieren diferentes anchos de banda, latencia y fluctuación.
Tráfico | Latencia | Fluctuacion de fase | Ancho de banda |
Voz | Baja | Baja | Medio |
Datos de transaccion (SNA) | Medio | Medio | Medio |
Mensajeria (e-mail) | Alta | Alta | Alta |
Transferencia de archivos | Alta | Alta | Alta |
Datos en lote | Alta | Alta | Alta |
Administracion de red | Alta | Alta | Baja |
Videoconferencia | Baja | Baja | Alta |
Algunos tipos de tráfico de WAN con tolerancia a la latencia y fluctuacion de fase, junto con los requisitos de ancho de banda. | |||
Para cada par de puntos finales y para cada tipo de tráfico, se necesita información sobre las distintas características del tráfico.
Características de tráfico entre cada par de puntos finales |
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Determinar esto puede requerir de un estudio exhaustivo y la consulta a los usuarios de la red. El diseño con frecuencia implica actualizar, expandir o modificar una WAN ya existente. Muchos de los datos necesarios pueden provenir de estadísticas de administración de redes existentes.
Conocer los varios puntos finales permite la selección de una topología o diseño para la WAN. Las cuestiones geográficas y las necesidades, como la disponibilidad, tendrán influencia en la topología. Un gran requisito de disponibilidad requiere de enlaces adicionales que ofrezcan rutas de datos alternativos para la redundancia y el equilibrio de las cargas.
Cuando se hayan elegido los puntos finales y los enlaces, es posible estimar el ancho de banda necesario. El tráfico en los enlaces puede tener distintos requisitos de latencia y fluctuación. Una vez que se determine la disponibilidad de ancho de banda, se deben elegir las tecnologías de enlace adecuadas.
Por último, los costos de instalación y operación de la WAN se pueden determinar y comparar con la necesidad que tiene el negocio de provisión de WAN.
En la práctica, seguir los pasos de la siguiente figura rara vez es un proceso lineal. Es posible que sea necesario realizar muchas modificaciones antes de finalizar el diseño. También es necesario realizar un seguimiento y reevaluación continuos después de instalar la WAN para mantener un rendimiento óptimo.
2.3.1 Pasos para identificar y seleccionar las capacidades de networking.
El diseño de una WAN consiste básicamente en lo siguiente:
- Seleccionar un patrón de conexión o diseño de enlaces entre las diferentes ubicaciones.
- Seleccionar las tecnologías para que esos enlaces cumplan con las necesidades de la empresa a un costo razonable.
Muchas WAN utilizan una topología en forma de estrella. A medida que la empresa crece y se agregan nuevas sucursales, éstas se conectan con la oficina central y producen una topología en forma de estrella.
Algunas veces se establece una conexión cruzada con los puntos finales de la estrella, creando una topología de malla o de malla parcial.
Esto posibilita muchas combinaciones de interconexión. Al diseñar, reevaluar o modificar una WAN, se debe seleccionar una topología que cumpla con las necesidades de diseño.
Al seleccionar un diseño, se debe tener en cuenta varios factores. Más enlaces aumentan el costo de los servicios de red, y la existencia de más rutas entre los destinos aumenta la confiabilidad. Agregar más dispositivos a la ruta de datos aumentará la latencia y disminuirá la confiabilidad. Por lo general, cada paquete debe recibirse por completo en un nodo, antes de que se envíe al siguiente. Existe una gran variedad de tecnologías dedicadas con características diferentes disponibles para realizar los enlaces de datos.
Al seleccionar un diseño, se debe tener en cuenta varios factores. Más enlaces aumentan el costo de los servicios de red, y la existencia de más rutas entre los destinos aumenta la confiabilidad. Agregar más dispositivos a la ruta de datos aumentará la latencia y disminuirá la confiabilidad. Por lo general, cada paquete debe recibirse por completo en un nodo, antes de que se envíe al siguiente. Existe una gran variedad de tecnologías dedicadas con características diferentes disponibles para realizar los enlaces de datos.
Tecnología | Carga | Velocidad | Otras |
Línea alquilada | Distancia, capacidad | Sin límite | Capacidad fija permanente |
Teléfono básico | Distancia, tiempo | 33-56kbps | Marcación, conexión lenta |
ISDN | Distancia, capacidad | 64 or 128 kbps < 2Mbps, PRI | Marcación, conexión rápida |
X.25 | Volumen | <48kbps | Capacidad fija conmutada |
ATM | Capacidad | >155Mbps | Capacidad variable permanente |
Las tecnologías que requieren el establecimiento de una conexión antes de transmitir los datos, como por ejemplo el servicio telefónico básico, ISDN o X.25, no son adecuadas para las WAN ya que requieren un tiempo de respuesta rápido o baja latencia. Una vez establecidos, los servicios de ISDN y otros de comunicación telefónica son circuitos de baja latencia y fluctuación de fase. ISDN es con frecuencia la aplicación de preferencia para conectar una red de una oficina pequeña o de personas que trabajan en sus hogares a la red de la empresa, y ofrece conectividad confiable y ancho de banda adaptable. A diferencia del cable y DSL, ISDN es una opción donde quiera que se encuentre un servicio telefónico moderno. ISDN resulta también útil como enlace de respaldo para las conexiones principales y para brindar conexiones que provean ancho de banda acorde a la demanda junto con la conexión principal. Una característica de estas tecnologías es que a la empresa sólo se le cobra cuando el circuito está en uso.
Las diferentes partes de la empresa pueden conectarse de forma directa por medio de las líneas alquiladas o pueden conectarse a un enlace de acceso al punto de presencia más cercano (POP) de una red compartida. X.25, Frame Relay y ATM son ejemplos de redes compartidas. Las líneas alquiladas, por lo general, son mucho más largas y, en consecuencia, más caras que las de enlaces de acceso; sin embargo, están disponibles en casi cualquier ancho de banda. Tienen una latencia y fluctuación de fase muy bajas.
Las redes ATM, Frame Relay y X.25 transportan el tráfico de varios clientes en los mismos enlaces internos. La empresa no tiene control sobre el número de enlaces o saltos que los datos deben atravesar en la red compartida. No puede controlar el tiempo que los datos deben esperar en cada nodo antes de pasar al enlace siguiente. Esta incertidumbre en la latencia y la fluctuación hace que estas tecnologías no sean adecuadas para algunos tipos de tráfico de red; sin embargo, los costos reducidos de una red compartida con frecuencia pueden compensar las desventajas que éstas tienen. Debido a que varios clientes están compartiendo el enlace, el costo de cada uno será, en general, menor al costo de un enlace directo de la misma capacidad.
Aunque ATM es una red compartida, se diseñó para producir una latencia y fluctuación de fase mínimas en los enlaces internos de alta velocidad que envían unidades de datos fácilmente administrables, llamadas celdas. Las celdas ATM tienen una longitud de 53 bytes, 48 de datos y 5 de encabezado. ATM se usa con frecuencia en el transporte de tráfico sensible a las demoras. Frame Relay también se puede utilizar para el transporte de tráfico sensible a las demoras, y con frecuencia utiliza mecanismos QoS para dar prioridad a los datos más sensibles.
Una WAN típica utiliza una combinación de tecnologías que se eligen según el tipo y volumen de tráfico. ISDN, DSL, Frame Relay o las líneas alquiladas se utilizan para conectar las sucursales individuales en una sola área. Frame Relay, ATM o las líneas alquiladas se utilizan para conectar áreas externas nuevamente al backbone. ATM o las líneas alquiladas forman el backbone de la WAN.
2.3.2 Modelo de diseño de tres capas.
Es necesario un enfoque sistemático cuando se deben unir varios lugares. Una solución jerárquica con tres capas ofrece muchas ventajas.
Imagina una empresa que opera en todos los países de la Unión Europea y que tiene una sucursal en cada ciudad con una población superior a 10,000 habitantes. Cada sucursal tiene una LAN, y la empresa ha decidido interconectar las sucursales. Claramente, no es posible hacer una red en malla porque serían necesarios casi 500,000 enlaces para los 900 centros. Una estrella simple sería muy difícil de implementar porque necesita un router con 900 interfaces en él hubo una sola interfaz que transporte 900 circuitos virtuales a una red conmutada por paquetes.
Es mejor considerar un modelo de diseño jerárquico. Un grupo de LAN ubicadas en cierta área se interconectan; entonces, se interconectan varias áreas para formar una región, y varias regiones se interconectan para formar el núcleo de la WAN.
El área puede basarse en el número de ubicaciones que se debe conectar con un límite máximo entre 30 y 50. El área tendría una topología en estrella, con los hubs de las estrellas conectados para formar la región.
Conexión del área | Enlace de distribución a la región |
Las LAN en un área se conectan en forma de estrella. | |
Las regiones pueden ser geográficas, conectando entre tres y 10 áreas, y el hub de cada región puede tener un enlace punto a punto.
Este modelo de tres capas sigue el diseño jerárquico de los sistemas telefónicos. Los enlaces que conectan los distintos sitios en un área que ofrece acceso a la red de la empresa se llaman enlaces de acceso o capa de acceso de la WAN. Los enlaces de distribución distribuyen el tráfico entre las áreas. Se envía el tráfico a los enlaces
núcleo para su transferencia a otras regiones cuando es necesario.
Esta jerarquía a menudo es útil cuando el tráfico de red refleja la estructura de las sucursales de la empresa y se subdivide en regiones, áreas y sucursales. También es útil cuando hay un servicio central al que todas las sucursales deben tener acceso, pero los niveles de tráfico son insuficientes para justificar la conexión directa de la sucursal al servicio.
Esta jerarquía a menudo es útil cuando el tráfico de red refleja la estructura de las sucursales de la empresa y se subdivide en regiones, áreas y sucursales. También es útil cuando hay un servicio central al que todas las sucursales deben tener acceso, pero los niveles de tráfico son insuficientes para justificar la conexión directa de la sucursal al servicio.
La LAN del centro del área puede tener servidores que provean servicio local y del área. Según los volúmenes y tipos de tráfico, las conexiones de acceso pueden ser por acceso telefónico, alquiladas o de Frame Relay. El Frame Relay facilita el enmallado para la redundancia sin requerir de conexiones físicas adicionales. Los enlaces de distribución pueden ser de Frame Relay o ATM y el núcleo de la red puede ser ATM o de línea alquilada.
2.3.3 Otros modelos con diseño de capas.
Muchas redes no requieren la complejidad de una jerarquía completa de tres capas.
Se pueden utilizar jerarquías más sencillas.
Una empresa con muchas sucursales relativamente pequeñas que requiere un tráfico mínimo entre sucursales puede elegir un diseño de una sola capa. Históricamente, esto no ha sido popular debido a la longitud de las líneas alquiladas. Frame Relay posibilita esta solución de diseño, ya que las tarifas no dependen de la distancia.
Si existe la necesidad de concentración geográfica, un diseño de dos capas es adecuado; esto produce un patrón de "estrella de estrellas". Una vez más, si el patrón elegido se basa en la tecnología de línea alquilada, será considerablemente distinto al patrón basado en la tecnología de Frame Relay.
Al planear las redes más sencillas, aun se debe considerar el modelo de tres capas ya que ofrece una mejor escalabilidad de la red. El hub en el centro del modelo de dos capas es también un núcleo, pero no tiene otros routers núcleo conectados a él. De la misma forma, en una solución de una sola capa, el hub del área sirve como hub regional y como hub núcleo. Esto permite un crecimiento rápido y fácil en un futuro ya que se puede reproducir el diseño para agregar nuevas áreas de servicio.
2.3.4 Otras consideraciones sobre el diseño de WAN.
Muchas WAN de empresas estarán conectadas a Internet. Esto supone problemas en la seguridad, pero también es una alternativa para el tráfico entre sucursales.
Parte del tráfico que se debe considerar durante el diseño va o viene por Internet, pues probablemente se encuentra en todos los lugares donde la empresa tiene LAN; hay dos maneras principales en las que este tráfico puede transportarse. Cada LAN puede tener una conexión a su ISP local o puede haber una conexión única desde uno de los routers núcleo a un ISP. La ventaja del primer método es que el tráfico se transporta por Internet en lugar de por la red de la empresa, que probablemente lleve a enlaces WAN más pequeños. La desventaja de permitir varios enlaces, es que toda la WAN de la empresa está abierta a ataques basados en Internet. También es difícil controlar y asegurar los muchos puntos de conexión. Es más fácil de controlar y asegurar un solo punto de conexión, aunque la WAN de la empresa tenga que transportar parte del tráfico que de otro modo se habría transportado en Internet.
Si cada LAN de la empresa tiene una conexión a Internet distinta, se abre otra posibilidad para la WAN de la empresa. Cuando los volúmenes de tráfico son relativamente pequeños, Internet puede usarse como WAN de la empresa y todo el tráfico entre sucursales se envía a través de Internet.
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