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Redes de Comunicación II
Módulo I. Fundamentos y modelos de red
Tema 2. FundamentosParte C. Nivel de red
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red 2
Introducción
• Funciones básicas:▫ EncaminamientoEncaminamiento▫ Control de congestión▫ “Tarificación” y gestión de la red (operación)Tarificación y gestión de la red (operación)• Servicios ofrecidos al siguiente nivel:▫ Abrir y cerrar conexiones▫ Abrir y cerrar conexiones▫ Enviar datos a una dirección concreta
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red 3
Motivación
• En este tema, nos centraremos en dos funciones básicas del nivel de red que aparecerán en las redes reales que estudiaremos:▫ Encaminamiento (I)▫ Control de congestión (II)▫ Control de congestión (II)• Índice▫ Conceptos previosConceptos previos▫ Encaminamiento
Qué esTipos de encaminamiento
▫ Control de congestiónQué esQué esTipos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
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Conceptos previos: Organización de la red
• Formada por conjunto ordenadores especializados (nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por(nodos, routers o encaminadores) unidos entre sí por líneas punto a punto de alta velocidad• El funcionamiento de la red depende de si ésta estáEl funcionamiento de la red depende de si ésta está
ORIENTADA A CONEXIÓN o NO ORIENTADA A CONEXIÓNCONEXIÓN
Router
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
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Conceptos previos: Funcionamiento de una red conectiva
• ¿Cómo funciona? Proceso▫ Selección de una ruta entre origen y destino: CIRCUITO VIRTUAL
(CV)(CV)▫ Todos los paquetes irán por dicha ruta hasta cerrar la conexión ▫ Circuito virtual (pero conmutación por paquetes)(p p p q )• Propiedades▫ Los paquetes no se desordenan (mismo CV)
L l jid d id l d▫ La complejidad reside en la red
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
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Conceptos previos:Funcionamiento de una red conectiva
• Técnica almacenamiento y reenvío▫ Ordenador origen manda un paquete al router con elOrdenador origen manda un paquete al router con el
que está conectado.▫ El router lo almacena, comprueba errores y mandaEl router lo almacena, comprueba errores y manda
ACK.▫ Se analiza campo dirección y lo envía, colocándolo en p y ,
la cola de salida.▫ Se repite en todos los routers hasta alcanzar el destino.p
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Conceptos previos:
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Conceptos previos:Funcionamiento de una red NO conectiva
• ¿Cómo funciona?▫ No se establece circuito virtualNo se establece circuito virtual▫ Conmutación de paquetes pura por datagrama▫ La red sólo proporciona funciones de transmisión de
• Podrían llegar desordenados o
La red sólo proporciona funciones de transmisión de paquetes
• Podrían llegar desordenados o duplicados• Los errores se corrigen a nivel de• Los errores se corrigen a nivel de
transporte por los equipos finales▫ Complejidad en los equipos finales▫ Complejidad en los equipos finales• Tipo de red propuesta para Internet
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
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Encaminamiento:¿Qué es?
• ¿Qué es el encaminamiento?▫ Función propia del nivel de red que determina porFunción propia del nivel de red que determina por
dónde hay que dirigir cada paquete: Camino o ruta
• ¿Cuántas veces hay que hacer el encaminamiento?▫ En una red orientada a conexión:En una red orientada a conexión:
Se aplica 1 vez, para crear el circuito virtualEjemplo: X.25j p
▫ En una red NO orientada a conexión:1 vez por cada paquete,
¡Cada paquete podría ir por una ruta distinta!
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
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Encaminamiento:¿Qué es?
• ¿Cómo? ▫ Cada router tiene una tabla de encaminamiento queCada router tiene una tabla de encaminamiento que
relaciona dirección destino con línea de salida.En redes conectivas:
Sólo para establecer la conexión (Circuito Virtual: CV) Todos los paquetes de dicha conexión irán por el mismo camino
En redes no conectivas:S lt d tSe consulta para cada paquete
paquete Líneas de salidaRouter
Línea de entrada
salida
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
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Encaminamiento:¿Qué es?
• ¿Qué propiedades serían deseables?▫ Simplicidad:p
para consumir pocos recursos▫ Robustez frente a:
fallos (caída de enlaces o nodos) o cambios en
l t l í d l dla topología de la redel tráfico ofrecido a la red
▫ EstabilidadEstabilidaddeben converger a una única solución
▫ OptimizaciónEn cada instante de tiempo, buscar las mejores rutas posibles
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento:
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Encaminamiento:Tipos de encaminamiento
• ¿Tipos de encaminamiento?▫ Clasificación 1Clasificación 1
FijoMúltiplep
▫ Clasificación 2EstáticoDinámico
▫ Clasificación 3Por inundaciónJerárquico
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “1”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “1”Encaminamiento fijo / múltiple
• Fijo:▫ Se almacena el nodo siguiente en la rutaSe almacena el nodo siguiente en la ruta▫ Si cambia la red, hay que cambiar la tabla• Múltiple (o bifurcado):• Múltiple (o bifurcado):▫ Varios caminos para llegar a un punto▫ Reparto entre varios posibles enlaces:▫ Reparto entre varios posibles enlaces:
Mayor rendimiento y fiabilidadSe puede separar el tráfico por prioridadesSe puede separar el tráfico por prioridades
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “2”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Encaminamiento estático
• Las rutas origen-destino▫ Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?Se calculan 1 sola vez, ¿cuándo?
Al iniciar la red▫ Se guardan en tablasSe guardan en tablas▫ Se suelen calcular con algoritmos de mínimo coste
Ejemplos:Ejemplos:DijkstraBellman-Ford
• No es adecuado para redes grandes y complejasEvolución impredecible
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “2”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Encaminamiento dinámico
• Para redes muy complejas resulta más adecuado un encaminamiento de tipo dinámicoencaminamiento de tipo dinámico• Utiliza algoritmos adaptativos:▫ Tratan de adaptarse a los eventuales cambios en la redTratan de adaptarse a los eventuales cambios en la red▫ Clasificación:
CentralizadosCentralizadosAisladosDistribuidosDistribuidos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “2”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos centralizados
• Un nodo central, especializado, calcula las tablas de encaminamiento de todos los nodosP ll• Para ello:▫ Cada nodo:
Envía periódicamente información al nodo centralp▫ El nodo central:
Calcula todas las rutas óptimas (según algún criterio de mínimo coste)mínimo coste)Envía a cada nodo su tabla actualizada
▫ Ventaja: Rutas óptimas debido a conocimiento globalRutas óptimas debido a conocimiento global
▫ Desventaja:Sobrecarga nodo central y sus líneas
l blVulnerable
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “2”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos aislados
• Cada nodo:▫ Actualiza sus propias tablas de encaminamientoActualiza sus propias tablas de encaminamiento▫ ¿Cómo?
Para ello:Para ello:Información local, de sus propias líneas
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Encaminamiento Tipos Clasificación “2”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “2”Algoritmos dinámicos distribuidos
• Cada nodo:▫ Actualiza sus propias tablasActualiza sus propias tablas▫ ¿Cómo?
A diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicosA diferencia de los aislados, en los algoritmos dinámicos distribuidos:
Los nodos intercambian información con sus nodos vecinos
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.
Encaminamiento Tipos Clasificación “3”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “3”Algoritmos dinámicos por inundación
• Inundación:▫ El nodo reexpide los paquetes
A todos los enlaces Excepto a aquel por el queExcepto a aquel por el que llegó
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.
Encaminamiento Tipos Clasificación “3”
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Encaminamiento. Tipos. Clasificación “3”Algoritmos dinámicos jerárquicos
En redes muy grandes y complejas
¿Cómo funciona?¿Cómo funciona?1. Se actualizan (distribuidamente)
las tablas de cada nodo en cada región aislada de las demás
2. Se actualiza (distribuidamente) el encaminamiento entre regionesg
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
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Control de congestión:¿Qué es?
• ¿Qué es congestión?▫ Degradación del funcionamiento de la red debido a unDegradación del funcionamiento de la red debido a un
excesivo número de paquetes en la redLos nodos no pueden procesar todos los paquetes que p p p q qrecibenProvoca
Retardos y Pérdidas de paquetes
i▫ Consecuencia Si un nodo se congestiona puede congestionar al resto de nodos (avalancha)nodos (avalancha)
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
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Control de congestión:¿Qué es?
Paquetes
Deseable
entrantes
Deseable
Congestión
Paquetes enviadosenviados
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
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Control de congestión:Técnicas
• ¿Cómo prevenir la congestión? y ¿Cómo controlarla?▫ TécnicasTécnicas
PreventivasControl de admisiónAdaptación del tráfico
Notificación de congestión
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
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Control de congestión:Técnicas preventivas
• Control de admisión▫ Mirar si hay recursos disponiblesMirar si hay recursos disponibles
Si sí los hay entonces admitir la comunicaciónCon una cierta QoS (Quality of Service)( y )
Si no hay recursos disponibles entonces NO se admite la comunicación
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de redTema 2. Fundamentos.
Control de congestión:
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Control de congestión:Técnicas preventivas
• Adaptación del tráfico▫ Algoritmo “leaky bucket”
El almacenamiento temporal de la información de entrada permite generar un flujo de salida adaptado a los recursos de la línea de salidaAbsorbe las irregularidades del tráfico de entrada
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Tema 2. Fundamentos. Nivel de red
Control de congestión:
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Control de congestión:Técnicas de notificación
• Notificación de congestión▫ Hacia atrásHacia atrás
El nodo envía un paquete especial al emisor para solicitarle que disminuya el flujoq y j
▫ Hacia delanteEl nodo envía un paquete a la estación final para que ésta le diga a su paritaria que disminuya el flujo