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Redes de Altas Prestaciones

Tema 1: Perspectiva Histórica

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Factores de migración

• Costes de conexión• Consideraciones de rendimiento

• Velocidad de transmisión (wire speed) y tasa de transferencia (throughput rate)

• Ancho de banda compartido• Ancho de banda dedicado• Utilización• Ineficiencias inherentes a las tramas o células• Transferencia full-duplex (FDX)

• Calidad de servicio (QoS)

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• Facilidad de migración• ¿Puede soportar mi cableado una tecnología de

mayor velocidad?• ¿Cómo se puede mejorar el rendimiento de mis

clientes y servidores con mínimos costes y molestias para los usuarios?

• ¿Cómo voy a conectar a los nuevos usuarios o servidores a la nueva infraestructura de red?

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• Facilidad de migración• ¿Cómo voy a conectar una sección de la nueva red

con la parte antigua?• ¿Qué va a pasar con el equipo reemplazado?

¿Puedo usarlo en alguna otra parte de mi LAN?

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• Comprensión de la tecnología• Escalabilidad• Soporte de múltiples vendedores

• Precios más bajos• Innovación• Disponibilidad de los diversos elementos de

construcción necesarios• Estándares

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Ethernet – Un primer vistazo

• Basada en tramas (frames)• Concebida sobre un medio compartido a 10

Mbps ha sido modificada para manejar 100 Mbps y 1 Gbps

• Se ha definido ya el estándar para una versión a 10 Gbps

• Cuota de mercado mayor del 80% de la base instalada y en crecimiento

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Comparativa de ventas

Ventas de switch ports en 1997 – Total 23 millones

Ventas de switch ports (%)

62,9

33,4

1,20,4 2

Ethernet 10 Mbps

Ethernet 100 Mbps

FDDI

Token Ring

ATM (25/155/622Mbps)

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Comparativa de ventas

Ventas de tarjetas de red en 1997 – Total 44 millones

Ventas de tarjetas de red (NIC) (%)

54,7

34,2

0,3

19,50,3

Ethernet 10 Mbps

Ethernet 100 Mbps

FDDI

Token Ring

ATM (25/155/622Mbps)

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Ethernet – Un primer vistazo

• Estándar• El comité IEEE 802.3 es el responsable de los

estándares Ethernet• Precios• Soporte de ventas• Shared, Switched y Full-Duplex• Trabaja con IP

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Ethernet - debilidades

• Diseñada como una tecnología de transmisión de datos, en contraposición con la tecnología de voz en tiempo real

• No dispone de ninguna garantía de calidad o clase de servicio interconstruida

• Recientemente IEEE 802.1p y IETF RSVP han mejorado este aspecto de la Ethernet pero la verdadera QoS no se ha conseguido

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Revolución versus evolución

• Las innovaciones evolutivas construyen sobre la base instalada, ocurren en pequeños pasos y proporcionan algún camino de migración

• Una revolución tecnológica implica una rotura radical de algún tipo con la tecnología anterior, lo que significa desechar la base instalada

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Otras tecnologías de alta velocidad• FDDI• TCNS y 100VG-AnyLAN• Iso-Ethernet• Fibre Channel y HIPPI• ATM

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Primeros desarrolladores: Sperry, Burroughs y

Control Data Corp...• Estandarizada por el comité ANSI X379.5 en

1990

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Incorpora características de la tecnología Token

Ring de IBM• Formato de trama• Arquitectura de anillo compartido

• Características de administración, control y fiabilidad que no se encontraban en las Etherneto Token Ring clásicas

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Un segundo anillo opcional con sentido inverso

de circulación mejora la fiabilidad total• Soporta longitudes de cable de hasta 2 Km. con

fibra multimodo• Los primeros productos aparecieron en 1988

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Durante mucho tiempo fue la única tecnología

para líneas troncales de alta velocidad disponible

• La tecnología fue creada en un tiempo en el que aún se pensaba que el cableado de fibra óptica alcanzaría a toda oficina hacia el año 2000

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• En los últimos 10 años el cableado de par

trenzado estructurado ha reemplazado rápidamente al cable coaxial como medio más popular de transmisión en las LAN impidiendo que la fibra sea ampliamente aceptada

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Por otra parte se ha logrado hacer trabajar FDDI

sobre par trenzado. La tecnología se conoce como TP-PMD

• El estándar ANSI TP-PMD usa un esquema de transmisión MLT-3 y requiere 2 pares de cableado de categoría 5, alcanzando una distancia de 100 m

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Esa tecnología está siendo desarrollada en la

actualidad por CISCO con el nombre CDDI (Copper Distributed Data Interface)

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Puntos fuertes:

• Consigue throughputs de 100 Mbps con poca sobrecarga. • Es una tecnología de medio compartido pero no usa un método de

acceso basado en las colisiones, por lo que no hay degradación a altas tasa de uso

• Eso permite tasas de uso del 80 al 90% que resultan en throughputspróximos a 80 o 90 Mbps

• La tecnología está muy probada, es madura y se conoce bien

• Ha tenido un buen soporte en cuanto a los vendedores: Bay Networks, Cisco, 3Com en productos; Motorola, AMD y otros en chipsets

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FDDI (Fiber Distributed Data Interface)• Debilidades

• Es demasiado costosa para competir con Ethernet e incluso con Fast Ethernet

• Pasar de Ethernet a FDDI es difícil y costoso debido a que FDDI usa un formato de trama diferente (se necesitan entonces costosos y complejos routers)

• Mucha gente se imagina FDDI como una tecnología de altas prestaciones costosa y sólo adecuada para las estructuras troncales

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TCNS y 100VG-AnyLAN

• TCNS es una tecnología de 100 Mbpspropietaria, comprada más tarde por Compaq Computer a mediados de los 90

• Está basada en el estándar ANSI ArcNET 878.1

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TCNS y 100VG-AnyLAN

• Usa una tecnología de paso de testigo en bus y opera en un modo de medio compartido

• Soporta cable de fibra de 900 m, cable coaxial de 150m, y STP o UTP de 100 m

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TCNS y 100VG-AnyLAN

• 100VG-AnyLAN es una tecnología de medio compartido desarrollada a principios de los 90 por HP y AT&T’s Microelectronics

• Estandarizada por el IEEE 802.12• Incorpora un protocolo de acceso al medio

(demand priority) que permite a las aplicaciones críticas transmitir sus paquetes antes que otros paquetes no críticos

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TCNS y 100VG-AnyLAN

• Los problemas con ambos estándares fueron los mismos:• El soporte multivendedor es crítico• No hay en ninguno de los dos casos una facilidad de

evolución desde la base instalada• TCNS requiere que los NIC y los hubs sean

reemplazados completamente• HP vende NICs 10/100VG pero la falta de hubs y

switches de 10/100 Mbps hace la migración muy difícil

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Iso-Ethernet

• Tecnología desarrollada a principios de los 90 por National Semiconductor combinando las características de ISDN , que por entonces se suponía que sería la tecnología que iba imponerse en las WAN digitales de marcado de alta velocidad, con las cualidades de la Ethernetnormal.

• Estandarizado por el IEEE 802.9a en 1995

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Iso-Ethernet

• Adapta un canal Ethernet normal de 10 Mbpspara transmisiones no críticas y un soporte adicional de hasta 96 canales ISDN de tipo B (para datos) y otro de tipo D (para señalización y control)

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Iso-Ethernet

• Las transmisiones no críticas se tratan de forma normal, mientras las críticas se resuelven mediante llamadas ISDN dentro de la propia LAN o mediante conexiones BRI ISDN al mundo exterior

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Iso-Ethernet

• Los problemas sufridos son parecidos a las anteriores• La migración no es sencilla puesto que deben cambiarse

NICs y hubs• Lo que se proporciona es una capacidad de transmisión

isócrona, pero sin crecimiento del throughput total de datos, que es lo que muchos administradores buscan

• Se tienen hasta 96 canales de 64 Kbps (6,16 Mbps) de capacidad isócrona de datos para la red entera, y la capacidad total es 16,16 Mbps. Mientras se proponía esta tecnología se estaba desarrollando Fast Ethernet con 100 Mbps

• ISDN tampoco despegó como se había predicho

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Fibre Channel y HIPPI

• Tecnologías desarrolladas a finales de los 80 para conexiones de alta velocidad entre computadores y de éstos con periféricos, principalmente para usar con mainframes y supercomputadores

• Ambos están soportados por el estándar ANSI X3T11

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• Fibre Channel esta basado en fibra óptica pero corre también sobre STP

• Sus velocidades van desde 100 a 800 Mbps.

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• HIPPI (high-performance parallel interface) usa cable paralelo de 50 pares y maneja velocidades que van desde 800 Mbps a 1,6 Gbps

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• HIPPI usa un método de transmisión paralela (un bus de 32 o 64 bits), mientras que Fibre Channel usa un método de transmisión serie

• Ninguna de las dos tecnologías se ha usado como LAN de alta velocidad sino que se han mantenido en el nicho de mercado asociado a la conectividad entre los mainframes, supercomputadores y periféricos de alta velocidad

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ATM – Los orígenes

• El área de las comunicaciones se ha dividido tradicionalmente básicamente en cuatro campos:• Datos en redes LAN• Datos en redes WAN• Voz en el área local• Voz a larga distancia

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• En las comunicaciones de datos sobre LAN se usan tecnologías del tipo Ethernet, Token Ring, etc.• La base instalada es en muchos casos propiedad de

las empresas que las usan

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• En las comunicaciones de datos a través de WANs se usan otras como PPP, Frame Relay, Basic-Primary rateISDN, etc.• Se necesita un tratamiento de los datos con conversiones

para hacer que circulen a su destino. Eso incluye conversiones y encaminamiento

• Se suele alquilar ese servicio a proveedores de él con un coste facturable

• En general el ancho de banda en las LAN ha sido siempre muy barato y es del orden de los Mbps

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• Por el contrario en las WAN el ancho de banda ha sido históricamente muy caro y es del orden de los Kbps

• La voz tiene también dos áreas separadas• Las comunicaciones locales se suelen resolver

mediante centralitas privadas

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• Las comunicaciones externas de voz se resuelven alquilando el servicio a alguna de las compañías operadoras del sector

• ISDN fue diseñada para integrar voz y datos en una WAN digital de tecnología conmutada

• ISDN es un estándar controlado por ANSI y el ITU-T (anteriormente CCITT)

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• Basic Rate ISDN se diseñó para abonados individuales que usan cableado de cobre

• Primary Rate ISDN es una agregación de varios BRI ISDN para obtener un enlace más rápido

• La ISDN de banda ancha (Broad-Band ISDN o B-ISDN) usa diferentes medios físicos par proporcionar alta velocidad

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• ATM está basada en el trabajo realizado en B-ISDN por las compañías de telecomunicación a finales de los 70 y comienzos de los 80

• Igual de B-ISDN está diseñada para transportar voz y datos

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• ATM fue diseñada para WAN y LAN y su homogeneidad es atractiva

• En ATM se usan celdas de bits (53 bytes, 5 de cabecera más 48 de datos) en vez de tramas (frames) de longitud variable (en Ethernet 22 bytes de cabecera, una cantidad variable de bytes de datos y pad y cuatro bytes más de comprobación)

• Como en B-ISDN la tecnología es de conmutación y orientada a conexión

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ATM

• Estándares: Los más importantes son los procedentes de• ATM Forum Technical Commitee (TC)• International Telecommunications Union-

Telecommunications Standards Sector (ITU-T)• Internet Engineering Task Force (IETF)

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ATM versus Ethernet

• Velocidad y escalabilidad• ATM puede llegar a los 622 Mbps• Gigabit Ethernet maneja 1 Gbps pero el estándar 802.3ad

(Link Aggregation /trunking) define cómo construir estructuras troncales Ethernet de varios Gbps

• Ethernet puede crecer desde los 10 Mbps a los 100 Mbps, 1 Gbps y más allá

• Los rangos de ATM van de los 25 Mbps a los 622 Mbps• La eficiencia del protocolo Ethernet (considerando frames de

1 KB) es del 98% comparado con el 90% del de ATM

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ATM versus Ethernet

• En costes de conexión la tecnología ATM es más cara porque es más compleja. Además el volumen de negocio sugiere que el equipo Ethernet se abaratará más rápidamente

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ATM versus Ethernet

• Soporte de ventas: Los tres grandes (CISCO, Bay y 3Com) soportan ambos tipos de productos, pero hay muchos más vendedores que compiten en el mercado Ethernet

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ATM versus Ethernet

• Facilidad de migración: • La migración de Ethernet a ATM está plagada de

problemas. Es aprovechable el cableado (UTP categoría 5, o fibra monomodo o multimodo). Lo demás es diferente

• La migración de unos tipos de Ethernet a otros es mucho más viable

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ATM versus Ethernet

• Calidad de servicio: Ethernet no tiene un buen soporte para ese concepto. Aquí ATM tiene gran ventaja, si bien los estándares 802.3x (full duplex switching) y 802.1p (priority switching) permitirán reducir el problema

• Comprensión de la tecnología: Ethernet es mucho más ampliamente conocida

• Estándares: Más claros y mejor documentados los estándares Ethernet

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Nuevos desarrollos Token Ring

• Token Ring conmutada• Token Ring Dedicada (DTR) o Full Duplex

Token Ring (802.5r)• High Speed Token Ring (HSTR) en

estandarización por el comité 802.5t• Está en desarrollo una versión de Gigabit de

Token Ring (802.5v)

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