Uno de los requisitos de Internet, es la capacidad de
admitir una gran variedad de aplicaciones, servicios y protocolos a través de
toda la maraña de conectividad de la red. Esto es lo que se considera una red
convergente, capaz de permitir la convivencia de los mensajes telefónicos,
imagen, televisión y datos. Existen cuatro características básicas para cumplir
con las exigencias de los usuarios:
- La tolerancia a fallos.
- Escalabilidad de la red.
- Calidad de servicio (QoS).
- La seguridad.
La tolerancia a fallos, consiste en limitar el impacto de un fallo de
software o de hardware y recuperarse rápidamente cuando se produce el fallo.
Las redes, dependen de enlaces o rutas redundantes entre el origen y el
destino. Si un enlace falla, los procesos se encargan de garantizar que los
mensajes pueden enviarse de forma instantánea hacia otro enlace de manera
transparente para los usuarios.
La escalabilidad, consiste en permitir que una red se expanda
rápidamente para admitir nuevos usuarios y aplicaciones sin afectar al
rendimiento. Esta característica, depende de un diseño jerárquico en capas para
la infraestructura física y la arquitectura lógica.
Calidad de Servicio (QoS), Internet es una red convergente, es decir,
permite el tráfico de datos, voz, vídeo en vivo, cada uno de estos tipos de
mensajes tienen protocolos y requisitos diferentes. Tanto voz como video,
requieren de un nivel de calidad consistente y un envío ininterrumpido que
permita la calidad en la recepción para evitar retardos típicos, como son el
retardo de la imagen con respecto al sonido cuando realizamos una
videoconferencia. Estos requisitos no eran necesarios para mensajes de datos o
correos, que si permiten un cierto retardo. La calidad de servicio, se
administra en el router, garantizando que las prioridades coincidan con el tipo
de comunicación y su importancia dentro de la organización, dando prioridad a
los mensajes de voz y video, y quitando prioridad a la navegación web.
En cuestión de seguridad, Internet ha ido
evolucionando desde una red únicamente educativa y gubernamental estrechamente
controlada hacia un medio accesible para la transmisión de comunicaciones
empresariales y personal que requerían de un mayor nivel de seguridad para
mantener la confidencialidad de los mensajes. Para ello, se han ido
implementando muchas herramientas y procedimientos para combatir los defectos
de seguridad en la arquitectura de red.
Tolerancia a fallos:
Uno de los objetivos del Departamento de Defensa de los
EEUU, en los principios del Internet, era tener un medio de comunicación que pudiera soportar la destrucción de
numerosas instalaciones de transmisión sin que se interrumpiera el servicio, es
decir, la tolerancia a fallos era el objetivo principal del diseño del
internetwork.
Se tomó como punto de partida, la red de
telefonía, una red orientada a la
conexión conmutada por circuitos, a partir de la cual, estudiarían que se
podría hacer para mejorar el nivel de tolerancia a fallos. |
| Red orientada a la conexión conmutada por circuitos. |
Como se ha podido ver en
el vídeo, cuando una persona inicia una llamada con un teléfono tradicional,
las centrales comienzan un proceso de configuración en el que se identifican
todas las conmutaciones entre el origen de la llamada y el abonado destino de
la llamada. En este proceso, se establece una ruta temporal de extremo a
extremo, que se mantendrá durante el tiempo que dure la comunicación.
El problema, se plantea
en el momento en que falle uno de los dispositivos intervinientes en el
circuito temporal, en ese instante, la llamada se cae. Para volver a recuperar
la comunicación, se ha de realizar una nueva llamada, creándose un nuevo
circuito.
La solución a este
problema, fueron las redes sin conexión
conmutadas por paquetes. La filosofía para este tipo de redes, parte de que
un mensaje puede dividirse en múltiples bloques de mensajes más pequeños
denominados paquetes. En cada uno de estos paquetes, se incluye la información
de direccionamiento origen y destino final y un número de secuencia para el
ensamblaje del mensaje. De esta forma, se pueden enviar por la red a través de
diversas rutas esos paquetes y que al llegar al destino, en el orden en el que
lleguen, se puede volver a rearmar el mensaje original.
En una red sin conexión
conmutada por paquetes, no existe la necesidad de establecer un circuito
reservado y simple de extremo a extremo, pudiendo enviar los paquetes a través
de cualquier ruta disponible, es decir, todos los recursos disponibles pueden
utilizarse en cualquier momento para el envío del paquete.
Red sin conexión conmutada por paquetes
Escalabilidad:
Internet, se ha expandido a pasos agigantados sin que los
usuarios se hayan visto seriamente afectados, esto se debe al diseño de los
protocolos y las tecnologías sobre las que se construye, y por supuesto a la
estructura jerárquica de capas o de nivel, que ha mantenido en su desarrollo y
crecimiento.
En el extremo más alto de la jerarquía hay un número
relativamente pequeño de los llamados ISP (Proveedores de Servcios de Internet)
de nivel 1 (Tier 1). Un ISP de nivel 1 es lo mismo que cualquier red: tiene enlaces
y routers, y está conectado a otras redes. Sus routers deben ser capaces de
transmitir una cantidad muy elevada de datos al mismo tiempo. Los ISP de nivel
1 (Tier 1) están caracterizados por:
·
Estar conectados directamente a cada uno de los
demás ISP de nivel 1.
·
Estar conectados a un gran número de ISP de
nivel 2 y otras redes de usuario.
·
Tener cobertura internacional.
Conexión ISP nivel 1
Entre los ISP de nivel 1, conocidos también como troncales de internet, se encuentran: AT&T (American Telephone and Telegraph Corporation), Verizon Business, NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation), Level3, Telefónica International Wholesale Service (TIWS).
Como se puede deducir, se trata
de organizaciones muy grandes que conectan entre sí países y continentes y que
disponen de dispositivos y medios para manejar todo el tráfico de internet,
incluso con cables submarinos para cruzar los océanos.
Enlaces conocidos de Level3 Corporation
En la siguiente escala
de la jerarquía, están los ISP de nivel 2. Son organizaciones mas pequeñas que
las anteriores y, generalmente proporcionan un servicio regional, incluso
pueden abarcar varios países.
Se conectan a los ISP de nivel 1 mediante un alquiler para
utilizar sus redes y conectarse así a los troncales de internet, al igual que
aprovechan a conectarse a los peers públicos que agrupan muchos ISP que acceden
a una red utilizando una conexión compartida.
Enlaces de los ISP de nivel 2
Finalmente, los ISP de nivel 3, también conocidos como ISP
locales. Son las organizaciones más pequeñas de las telecomunicaciones que
pagan a los ISP de nivel 2 para que le ofrezcan acceso a internet. Estos a su
vez, se encargan de proporcionar conectividad a clientes, en grandes ciudades o
núcleos urbanos.
Enlace de los ISP locales o de nivel 3
Calidad de Servicio (QoS):
La arquitectura de red conmutada por paquetes no garantiza
que todos los paquetes que conforman un mensaje en particular lleguen a tiempo,
en el orden correcto, ni aún garantizar la llegada.
Las redes, también
necesitan mecanismos para la administración del tráfico de redes congestionado.
La congestión se produce cuando la demanda de recursos de red supera la
capacidad disponible.
En las redes, existen
restricciones en recursos que no pueden evitarse, entre ellas, se incluyen
limitaciones tecnológicas, disponibilidad local del servicio de ancho de banda
y costos.
Cuando se producen
intentos de comunicaciones simultáneas en la red, la demanda de ancho de banda
puede exceder su disponibilidad. La solución sería aumentar la cantidad de
ancho de banda, pero debido las
restricciones anteriores, esto no siempre es posible.
La mayoría de las veces,
cuando la cantidad de paquetes es mayor de lo que se puede transportar en la
red, los dispositivos colocan los paquetes en la cola de la memoria hasta que
haya recursos disponibles. Si el numero de paquetes en cola siguen aumentando,
la memoria se llena y los paquetes se descartan.
La solución a este
problema, está en lograr la calidad de servicio administrando los parámetros de
pérdida de paquetes o retraso en la red. Para mantener una buena calidad de
servicio, es necesario priorizar los tipos de paquetes de datos que se deben
enviar a expensas de otros tipos de paquetes que pueden retrasarse o
descartarse. Esto se realiza, indicándole al router, como debe de inyectar los
paquetes en la red, por ejemplo, si los paquetes de voz son mas importantes que
la navegación web, le indicaremos que cada 5 paquetes de voz inyecte 1 de
datos web.
Priorización de paquetes
Existen dos parámetros
fundamentales para aplicar la calidad de servicio: clasificación y prioridades.
El primero de los parámetros, consiste en clasificar las aplicaciones en
categorías según la calidad específica de requisitos de servicio, es decir, la comunicación
sensible al tiempo (imagen en vivo) o importante debería clasificarse en forma
diferente de la comunicación que puede esperar o es de menor importancia. El
segundo parámetro, las prioridades; estas serán determinadas por el
administrador de una red. Si en una red conviven datos, voz sobre IP, e-mails,
stream de vídeos, será el encargado del funcionamiento de la red quien decida
dar mayor o menor prioridad al tipo de mensajes, dependiendo de que se
considera más importante para la red.
Seguridad:
Hay dos cuestiones de seguridad
de la red a tener en cuenta para evitar serias consecuencias: seguridad de la infraestructura de la
red y seguridad del contenido.
Asegurar la
infraestructura de la red incluye la protección física de los dispositivos que
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 esta. Se deben implementar herramientas para
proporcionar seguridad al contenido de los mensajes sobre los protocolos que
rigen la forma en que los paquetes se formatean, direccionan y envían.
En una red, se deben de tomar las siguientes medidas de seguridad:
- Evitar la divulgación no autorizada o el robo de información.
- Evitar la modificación no autorizada de información.
- Evitar la denegación de servicio.
Todo lo anterior, se logra mediante:
- Confidencialidad.
- Integridad de la comunicación
- Disponibilidad.
Confidencialidad:
Esto
se logra mediante un sistema de autenticación de usuarios con contraseñas difíciles
que se cambien frecuentemente, que permitan que los datos sean accesibles sólo
por personal autorizado y designado. La encriptación del contenido reduce las
posibilidades de divulgación no autorizada o robo de la información.
Integridad
de la comunicación:
Se
trata de asegurar que la información desde que sale del origen hasta que llega
al destino, no ha sido alterada de forma accidental o intencionada. Para ello,
se utilizan las firmas digitales, los algoritmos de hash y los mecanismos de
cheksum o comprobación.
Disponibilidad:
Los
recursos pueden no estar disponibles durante un ataque de Denegación de
servicio (DoS) o por propagación de un virus de computadoras. Los Firewall de
red, junto con los software antivirus, sirven para repeler y resolver esos
ataques.
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