Introducción:
En las redes locales Ethernet actuales, en un porcentaje muy elevado los datos todavía circulan a la velocidad de 10 Mbps.
Sin embargo, cada día recibimos noticias de dispositivos para redes Ethernet a velocidades superiores, tanto de 20 como de 100 Mbps.
Y es que las aplicaciones actuales requieren unas cantidades de datos tales que, en redes de tan sólo 4 o 5 usuarios, se produce una congestión en el momento en que varios usuarios acceden a los servidores a través de entornos gráficos como Windows o X-Windows.
De hecho, las estadísticas nos indican que en el año 1995, el 30% de las redes que actualmente emplean Ethernet a 10 Mbps., usarán tecnologías de 100 Mbps.
Es un hecho, por tanto, que el mercado ofrece muchas y muy buenas soluciones para evitar el colapso de nuestra anticuada red Ethernet, según esta crece y se incrementa el tráfico en la misma.
Pero la realidad es todavía algo cruda, ya que los sistemas Ethernet de velocidades superiores a 10 Mbps., no han sido normalizados, y por tanto se trata de una tecnología "de facto", pero que en pocos meses puede quedar perfectamente definida y ello podría implicar que algunos equipos actuales no cumplirían las nuevas normativas.
Otra solución, para incrementar la capacidad de tráfico de una red es el uso de los denominados conmutadores ("switches"). Pero en realidad, se trata de soluciones complementarias, como podremos descubrir más adelante.
Tecnología:
La primera propuesta, en 1992, por parte del comité IEEE 802.3, responsable de las especificaciones de las redes Ethernet, intentó la normalización de una normativa para Ethernet de 100 Mbps.
Sin embargo, no se llegó a su aprobación, dado que diversos grupos de fabricantes apostaban por diversas soluciones, intentando así forzar la introducción de sus propios productos en el mercado.
Básicamente se proponían cuatro soluciones:
Su mayor ventaja es que es totalmente compatible con las redes actuales, dado que sigue utilizando el mismo sistema de control de acceso al medio (MAC), al mismo tiempo que puede seguir usando los mismos cables de par trenzado.
Las redes Ethernet emplean un sistema MAC denominado CSMA/CD o acceso múltiple con percepción de portadora y detección de colisión. Se trata de una tecnología exhaustivamente probada y verificada.
En breve, CSMA/CD implica que un nodo de la red puede transmitir datos mientras que en la red no haya ningún otro tráfico, si no, lo intentaría más tarde; si coincidiesen varias estaciones intentando transmitir datos simultáneamente, se produce una colisión que será detectada inmediatamente por todos los nodos, de modo que lo reintenten de nuevo tras un período de tiempo aleatorio.
Dado que este esquema MAC es totalmente independiente de la velocidad, ello permite la coexistencia de trafico a 1, 10, 100 Mbps. u otras velocidades en la misma red, mediante el uso de puentes (bridges) o tarjetas adaptadoras de dos velocidades, y por tanto la migración de 10 a 100 Mbps. con los menores costes posibles.
Otra ventaja es que, dado que la subcapa ANSI X3T9.5 (FDDI PMD) empleada en 100BaseX, soporta diversos tipos de cableado (UTP, STP, fibra), ello implica que 100BaseX puede adaptarse también a una gran variedad de situaciones de cableado ya instalado.
El único inconveniente que se argumenta en contra de esta propuesta es que, por el momento, se requiere cableado UTP de categoría 5, aunque la previsión indica que será el tipo de cable más instalado en los próximos años, especialmente teniendo en cuenta que la diferencia de precio entre el cableado de categoría 3 y el de categoría 5 es tan sólo de un 4%.
Otra gran ventaja de esta tecnología, es que, al usar la capa ANSI PMD de FDDI, sin cambios, ya existen en el mercado muchos circuitos integrados que la implementan, y ello conlleva un período de desarrollo y de implementación de los productos 100BaseX, sensiblemente inferior al de otras propuestas.
Su objetivo primordial era mantener la compatibilidad con los cableados UTP de categoría 3, al mismo tiempo que se lograban los 100 Mbps. Para ello, la única solución viable consistía en incrementar el número de pares empleados para repartir el ancho de banda. Dado que los cableados UTP empleados en las redes 10BaseT actuales disponen de 4 pares, de los cuales actualmente sólo se emplean dos (transmisión y recepción), se propuso la división del ancho de banda entre los 4 pares, de modo que por cada uno de ellos circulasen datos a 25 Mbps.
El inconveniente, es que no todas las redes actualmente instaladas llevan realmente cuatro pares, sino sólo los dos usados por 10BaseT.
La transmisión de 25 Mbps. en cada par, en lugar de los 10 Mbps. actuales, es posible mediante una nueva codificación denominada NRZ 5B6B, frente a la usada por 10BaseT (Manchester).
El método de acceso denominado "solicitud de prioridad", es otro de los aspectos importantes que definen esta tecnología.
En las redes 10BaseT cada nodo tiene que "escuchar" en la red al mismo tiempo que transmite los paquetes de datos, y por ello requieren pares dedicados a cada función.
Las redes 100BaseVG liberan a los nodos de esta función, y la centralizan en el hub. Con ello, los nodos pueden utilizar el mismo par (cada uno de los cuatro pares disponibles), para ambas funciones: transmisión y recepción de datos.
Además, el hub gestiona la prioridad de acceso a la red por parte de los nodos, en función del tipo de datos. Es decir, antes de transmitir un paquete, el nodo realiza la petición al hub, indicándole la prioridad del servicio (normal o alta). Si la red esta libre, el hub reconoce la petición y el nodo inicia la transmisión. El hub redirige el paquete al destinatario requerido. Si el hub recibiese varias peticiones simultáneamente, serviría primero la de mayor prioridad, y en el caso de varias peticiones de la misma prioridad, las serviría en turnos consecutivos, dividiendo el ancho de banda de un modo igualitario entre los nodos.
Esta característica nos permite asignar una prioridad superior a aquellos paquetes que llevan datos de vídeo interactivo o multimedia, consiguiendo así el flujo necesario a través de la red, independientemente del resto del tráfico, y por tanto manteniendo así la estabilidad requerida para estas aplicaciones.
De esta forma, el hub se esta comportando, más que como un simple repetidor, como ocurre en las redes 10BaseT, como un conmutador de paquetes, y por tanto libera la red de tráfico hacia otros nodos.
Para mantener la compatibilidad y conectividad con redes Ethernet actuales, se ha mantenido el formato de la trama, y por tanto sólo se requerirían bridges entre ambos tipos de red. En contrapartida, los hubs se convierten, forzosamente, en dispositivos de un coste mucho más elevado.
IBM y HP añadieron modificaciones que permitían el uso de esta red como "Fast Token Ring", manteniendo cierta compatibilidad con las redes Token Ring actuales, por lo que a partir de ese momento se denominó 100VG-AnyLAN.
En Julio de 1993, el comité IEEE 802.0, decidió la creación de dos nuevos grupos de trabajo para la definición de las nuevas "Ethernet". El primer grupo, denominado 802.12, se encargará de las redes 100Base-VG, mientras que el segundo, 802.13 u 802.14 (no está muy claro por aquello de la mala suerte del 13), de las redes 100BaseX.
Sin embargo, hay otro tipo de productos que también nos permiten, incluso con redes Ethernet estándar (10 Mbps.), incrementar la "velocidad" real del flujo de tráfico en la red.
Se trata de los conmutadores o switches. Como su nombre indica, su función es la de gestionar el tráfico de la red, de modo que los paquetes sean recibidos, físicamente, sólo por aquellos nodos a los que van destinados, y no, como ocurre en la redes Ethernet, en las que llegan a todos los nodos de un segmento de la red, independientemente de quien sea su destinatario.
Básicamente se trata de una forma de bridge o puente. Un puente, separa dos tramos de red en dos segmentos, sin dejar por ello de ser la misma red. Evitan que haya tráfico superfluo de un lado al otro del puente (de un segmento de la red al siguiente), ya que si ambos nodos (emisora y receptora del paquete) están en el mismo lado (segmento), el puente no reenvía los datos al otro segmento y viceversa.
Con ello logramos incrementar las posibilidades de que varios nodos transmitan y reciban datos simultáneamente, siempre y cuando estén situadas en diferentes segmentos de una misma red. Por tanto, es una forma de aumentar la velocidad del flujo de datos, aunque el ancho de banda siga siendo el mismo (10 Mbps.).
Además, es una forma de asegurar que si se produce un fallo en el cableado, o un equipo, por avería, llega a bloquear la red, sólo se bloquea el segmento en el que aquel se halla.
Pues bien, un switch, en definitiva, es un bridge multipuerto, es decir, en lugar de dividir la red en dos segmentos, la divide en más de dos, y por tanto, incrementa las prestaciones de la red disminuyendo la cantidad de tráfico ajeno en cada segmento de la misma.
Cuando un paquete llega al switch, es inspeccionado para determinar a que segmento está destinado, y es "reexpedido" a aquel y solo a aquel. Si el paquete iba dirigido a un nodo situado en el mismo segmento, es ignorado (filtrado), ya que el nodo al que iba dirigido ya lo ha recibido.
Evidentemente, los conmutadores han de ser situados en la red de un modo estratégico, tal que, los nodos que se comunican frecuentemente, estén situados en el mismo segmento, o no nos beneficiaríamos de las ventajas de esta tecnología.
Algunos conmutadores sólo "leen" los primeros bytes del paquete Ethernet, donde se define la dirección emisora y receptora del paquete. Ello permite colisiones tardías y otros errores en la red, que obligan a retransmitir el paquete.
Otros emplean una técnica conocida como "store and forward", por medio de la cual examinan el paquete completo, y lo filtran o transmiten, siendo más efectivos y manejables, ya que nos permiten funciones como spanning tree, filtrado en función de protocolo o dirección (destino o fuente) o de parámetros definidos por el usuario. Es decir, son auténticos bridge, y como tales, son capaces de desempeñar idénticas funciones. Por lo general incorporan gestión remota SNMP y otras características adicionales importantes para el adecuado control y administración de la red.
La velocidad de filtrado y transmisión de paquetes es muy importante, ya que nos indica el retraso que ocasionan al recibir el paquete de la red, almacenarlo en su memoria interna, analizarlo y filtrarlo o transmitirlo, según el caso.
En las redes Ethernet de 10 Mbps., los paquetes son transmitidos a un máximo de 14.800 p.p.s. (paquetes por segundo), y por tanto, si hay dos segmentos, a un bridge pueden llegar un máximo de 29.600 p.p.s. (14.800 por cada segmento).
Evidentemente, estas cifras se multiplican por diez en el caso de las redes Ethernet a 100 Mbps.
Aplicaciones y productos:
Lo más interesante que podemos deducir es que los conmutadores y las redes Ethernet rápidas, son totalmente complementarias: La elección de una u otra, o ambas posibilidades, depende en gran medida de cada situación.
En una red con un sólo servidor, en la que los nodos cliente sólo comunican con el servidor y no entre sí, no se requiere un conmutador, sino mayor ancho de banda.
En aquellas redes en las que la comunicación es más frecuente entre equipos dentro de determinados grupos de trabajo, puede ser preferible su segmentación a base de conmutadores.
Y por último, cuando existen varios servidores, varios grupos de trabajo, y el tráfico es grande, puede ser conveniente el uso de ambas tecnologías.
Estas son, claro está, normas genéricas, y cada caso es único, como hemos indicado antes.
De hecho, hay productos como hubs, con capacidad de conmutación (caso de las redes 100BaseVG). E incluso se ofrecen productos con puertos de 10 Mbps. para los clientes, y enlaces de 20 o 100 Mbps. con el servidor, de modo que varios clientes pueden comunicar entre sí simultáneamente y con el servidor, y a este le puede llegar tráfico simultáneo de varios clientes.
Algunas de las empresas que ya comercializan productos cumpliendo con las tecnologías que hemos citado son: Grand Junction, HP, IBM, Interphase, Kalpana, Lannet, Lantronix, y Sun.
Tecnologías competitivas:
Obviamente, existen tecnologías, algunas de las cuales ya hemos explicado en artículos precedentes, como FDDI/CDDI, u otros como ATM, que pueden, perfectamente, competir con los diversos tipos de "Ethernet rápidas". El inconveniente, por lo general, es su coste más elevado, por nodo de la red, e incluso, la complejidad en su instalación y gestión.
Por otro lado, es probable que coexistan, si no todos, la mayoría de los sistemas o tecnologías de redes Ethernet rápidas, especialmente si tenemos en cuenta que ya hoy, cuando todavía no han sido normalizadas, existen productos 100BaseX, 100BaseVG y FDE. Se trata de un mercado lo suficientemente grande, y en continuo crecimiento como para permitirlo e incluso especializar cada producto en determinados sectores, aunque sólo el tiempo, no mucho, lo confirmará.
| Autor: Jordi Palet Publicado por: Datamation (Noviembre 1994) |
