Equipos de Interconexión de Red

Se cuenta con aparatos desde los más básicos hasta equipos específicos que permiten controlar conexiones y seguridad en redes como los equipos de redes virtuales y los cortafuegos.

Equipos y Capas de OSI

• HUB, capa 1
• Switches, capa 2
• Switches Nivel 3, capa 3
• Routers, capa 3
• Etc.

Dispositivos de interconexión de red

Una red actual necesita que estén conectados entre sí todo tipo de dispositivos electrónicos en todo tipo de situaciones, desde un ordenador en una capa hasta poder conectarse veinte o treinta personas en una sala de veinte metros cuadrados.

Funciones y modelo de referencia OSI

Capa física o nivel 1: encargada de establecer las uniones en una red a nivel físico; maneja a nivel bits, especificando cuestiones como los tipos de cables y conectores, el flujo eléctrico de los datos y el medio de transmisión.

Capa de enlace de datos o nivel 2: encargada de establecer una unión física en una red; forma una estructura llamada trama para transmitir los datos entre un emisor y un receptor. La trama está formada por diferentes datos, como cabecera, dirección física de origen (MAC), dirección física de destino, etc.

Capa de red o nivel 3: encargada de crear una unión a nivel lógico en una o varias redes. Encapsula los datos en paquetes añadiendo la dirección IP de origen y la IP de destino. Encamina a través de redes los paquetes, siendo capaz de controlar el tráfico de datos.

Capa de transporte o nivel 4: establece comunicaciones para el envío de datos punto a punto. Es capaz de enviar varias comunicaciones a la vez a través de los puertos o sockets. Maneja los datos controlando el flujo de los mismos.

Capa de sesión o nivel 5: se encarga de establecer las sesiones entre emisor y receptor. Para ello establece un diálogo especificando tiempos, cantidad, tipo de comunicación, etc. Realiza también funciones de sincronización.

Capa de presentación o nivel 6: capa encargada de estandarizar el diálogo utilizando codificaciones de texto estándar como ASCII, ANSI, etc., también en esta capa se define las funciones criptográficas. Se permite la compresión de datos.

Capa de aplicación o nivel 7: esta capa utiliza protocolos para brindar servicios de acceso a las demás capas. También define protocolos que usarán aplicaciones para para intercambiar datos, como: FTP, SMTP, etc.

Por tanto, es importante analizar que cada capa tiene un cometido específico, desde trabajar con cableado (capa 1) hasta trabajar con el Protocolo que dará a la aplicación final del usuario características de red y conectividad a nivel aplicación (capa 7).

Prestaciones y Características

Cada equipo de interconexión de red tiene un cometido específico dentro de la red, bien sea proveer únicamente más tomas (HUB) o proveer seguridad en la red (Firewall). Se han diseñado equipos para prácticamente superar cualquier diseño y circunstancia en una red.

Concentradores o HUB

Switch o Conmutadores

Router

Switch Nivel 3

Servidores VPN (redes privadas virtuales)

Cortafuegos

Influencia sobre las prestaciones de red

Una red se ve totalmente influenciada a nivel de prestaciones fundamentalmente por tres motivos:

• Tráfico y protocolos: cada tipo de tráfico y protocolos genera mayor nivel de datos o de cálculo de procesamiento.
• Medio: el medio utilizado, de tipo guiado o no guiado, y sus características, es crítico para el transporte y la Calidad de la red. Un cableado inferior en características técnicas o en mal estado degrada la transmisión al generar pérdidas y errores.
• Hardware de red: es muy importante la elección de la electrónica de red. Sabiendo lo explicado en este título, es recomendable utilizarlo en una red conmutadores en vez de concentradores por la forma de trabajar y, si es factible, de capa 3. Además, dependen de las características de cada fabricante, la velocidad máxima que alcanza la red, etc.

Requerimientos ambientales de los equipos de comunicaciones

Los elementos hardware de una red necesitan ciertos requisitos ambientales para poder operar en un entorno lo más óptimo posible. Se debe ser muy cuidadoso a la hora de tener una estructura de red ya que el polvo, la temperatura y la humedad pueden dañar tanto el cableado como los equipos de comunicaciones.

Es deseable, en grandes instalaciones, crear para ello un cuarto de comunicaciones, también llamado CPD. Estos cuartos están diseñados para poder mantener el equipamiento electrónico en un ambiente óptimo para ellos. Los CPD deben disponer de refrigeración para mantener una temperatura de trabajo recomendada máxima de 22,3 °C según normas internacionales, así como medidas anti-incendios, etc.

Los factores ambientales más importantes que se deben controlar son:

• Polvo: el polvo se sitúa en todas las superficies y objetos, ya que viaja suspendido en el aire. El polvo no ocasiona directamente grandes daños, más allá de poder llegar a provocar cortocircuitos en componentes eléctricos en casos muy agudos. El mayor daño lo provoca secundariamente, ya que una vez alojado en los componentes eléctricos provoca fallos en la ventilación y la disipación. En la ventilación debido a que obstruye componentes mecánicos como motores de ventiladores, aspas, etc. En disipación porque, al acumularse en los disipadores, el calor de los equipos de comunicaciones que se intenta llevar hacia los ventiladores para rebajar la temperatura se obstruye, provocando la no disipación correcta y el consiguiente aumento de temperatura.
• Temperatura: fuente principal de avería y degradación. Es el factor ambiental más importante a tener en cuenta. Existen dos grandes focos de problemas térmicos: la sala o habitación donde estén situados los equipos de comunicaciones puede tener una temperatura demasiado elevada, afectando a los equipos; o lo más habitual es que los propios equipos electrónicos calientan el ambiente debido a la disipación de calor por parte de los componentes electrónicos. La suma de muchos componentes hace que haya que disipar una considerable cantidad de calor. Debido a esto, es necesario tener controlada la temperatura tanto de los componentes hardware como de la sala donde se alojan.
• Humedad: la humedad genera un proceso conocido como corrosión. Este proceso provoca que los componentes se deterioren a través de la oxidación de los mismos, provocando fallos como cortocircuitos y mal funcionamiento dependiendo del grado de corrosión. A partir del 50% de humedad relativa en el ambiente se puede originar corrosión, motivo por el cual se debe de mantener bajo control este factor ambiental.
• Líquidos: los líquidos son en casi su totalidad conductores de corriente. Debido a esto, hay que tenerlos siempre alejados de los componentes eléctricos/electrónicos. De producirse un derrame sobre un equipo de comunicaciones hay que desconectarlo inmediatamente de la red eléctrica, testar si se han producido fallos y proceder al secado del elemento y la comprobación antes de volver a ponerlo en funcionamiento.
• Magnetismo: cualquier tipo de imán o electroimán puede afectar a los equipos de red que tengan componentes magnéticos o influenciables por la imantación, provocando fallos de lecturas, error de grabación de datos, etc. Actualmente, al utilizarse cada vez una menor cantidad de componentes magnéticos, este factor está cobrando menos importancia y tiende a desaparecer.

Estos factores son el origen de la mayoría de las averías en los equipos de comunicaciones, existiendo otros factores menos importantes.

Catálogos de productos de interconexión de red

El catálogo de productos de interconexión de red se puede organizar por niveles OSI según los requisitos necesarios en un entorno de red. Los equipos de interconexión de red trabajan entre las capas 1 y 3 de red de la estructura OSI, aunque tienden a integrarles funciones de capas superiores a la que pertenecen.

Los elementos hardware más importantes de interconexiones de redes son los siguientes:

Capa 1. Con funciones nivel hardware (bits, etc.):

• Hub o concentrador para extender la red: si es alimentado eléctricamente puede además regenerarla.
• Repetidor: equipos que amplifican y regeneran la señal, útil cuando se han de cubrir grandes distancias en una red.

Capa 2. Funciones direccionamiento físico:

• Bridge: actúa de puente entre dos redes.
• Switch o conmutador: conecta dos o más segmentos de red dirigiendo a través de direcciones MAC los paquetes, i Tarjeta de red (NIC): se utiliza en ordenadores para recibir y transmitir Información a través de una red.

Capa 3. Funciones de direccionamiento lógico:

• Router (encaminador): conecta dos o más redes, dirigiendo a través de direcciones IP los paquetes, i Conmutador de capa 3: actúa como un Router pero, una vez establecida la comunicación, envía los paquetes a nivel hardware de forma que es más rápido que un Router. Firewall o cortafuegos de red: actúa permitiendo o rechazando paquetes dependiendo de su dirección IP de origen o su dirección IP de destino.

VPN: este dispositivo se integra dependiendo de los protocolos con los que trabaje en las capas del modelo OSI:

• Capa 2 si trabaja con los protocolos VPN, PPTP y L2TP.
• Capa 3 si trabaja con el Protocolo VPN IPSec.
• Una vez identificado en qué capa o nivel OSI trabaja cada equipo, se revisan las opciones básicas de cada producto de interconexión. De esta manera, observando catálogos de medios típicos de un fabricante o vendedor, o bien elementos sueltos de electrónica de red, se podrán escoger y diferenciar sabiendo su configuración hardware. Aunque existen muchas configuraciones personalizables o modulares, se repasa la gama media de red, dejando las configuraciones modulares para requisitos técnicos más altos.

Hub y Repetidor

Actualmente no se comercializan ya que se desprecian en beneficio de los conmutadores o puentes, que cumplen esos requisitos con mejores funciones y a costes similares.

Bridge

Los puentes han quedado relegados a casos muy concretos donde es necesario únicamente unir dos redes; el mayor uso actual de bridges se da como una función ya integrada en otro dispositivo como por ejemplo routers con funciones inalámbricas bridge; o, en casos aislados, como bridge para ampliar la red sobre la red eléctrica (denominados PLC, de Power Line Communications). En el caso de los PLC, el mayor fabricante y referencia en PLC es Devolo, con sus modelos DLan, existiendo otros fabricantes como TP-Link, Conceptronics, etc.

Las características técnicas a revisar en los modelos de puentes, incluyendo los PLC, son:

• Velocidad soportada: dependiendo del medio (cobre, aire, etc.) se tratará de decenas o centenares de Mbps.
• Tipo de puente: homogéneo si une la misma red en capa 2 y heterogéneo si es capaz de encaminar entre redes (capa 3 entonces, cuando van integrados en otros dispositivos como una función).

Switch o conmutador de red capas 2 y 3 OSI

Los grandes fabricantes y más conocidos son Cisco, con su gama Catalyst en gama medio/alto y Small Business en gama media. Dell con su serie Power-Connect, Hewlett-Packard (HP) con sus modelos Series, D-Link trabaja actualmente con los modelos EasySmart de gama básica y xStack de gama media/ alta. Por último, Netgear con su gama ProSafe. Estos fabricantes cuentan con modelos de conmutadores tanto de nivel OSI 2 como de nivel OSI 3.

Las características técnicas más importantes de un switch a la hora de adquirirlo son:

• Número de puertos: se distribuyen switches entre 4 y 48 puertos, sien¬do las configuraciones habituales 8, 16, 24 y 48 puertos. Los puertos pueden ser de tipo cobre par trenzado o fibra óptica. Algunos switches de gama intermedia se comercializan con 24 o 48 puertos de cobre par trenzado (RJ45) y 2 o 4 puertos de fibra óptica.
• Administración: los conmutadores pueden ser administrados, que permiten configuraciones tales como velocidad, redes virtuales, Calidad de servicio, etc., y no administrados, en cuyo caso no permite configuraciones más allá de la de fábrica.
• El nivel o capa OSI donde trabajan: existen de nivel 2, de nivel 3 parcial y de nivel 3 avanzado o completo.
• Velocidad: actualmente se comercializan con velocidades de 10 Mbps, 100 Mbps, 1.000 Mbps y 10 Gbps. Lógicamente, a mayor velocidad enviará los datos más rápidamente.
• Otras características: se englobarían características tales como ancho de banda, cantidad de tramas capaces de almacenar o manejar, memoria y características añadidas como Power Over Ethernet o PoE (corriente eléctrica por puerto de red), fuentes dobles de alimentación, detección de cable y velocidad automática, monitorización, etc.

Tarjeta de red (NIC)

Existe multitud de fabricantes de tarjetas de red para ordenadores compatibles, si bien estos fabricantes se dedican a unir bajo su marca con ciertas diferencias técnicas, un controlador (chip principal de la tarjeta) que es a su vez fabricado por otros grandes fabricantes como por ejemplo Intel, Broadcom, etc. Los fabricantes de tarjetas de red más vendidas en el mercado actual son Intel, HP, cuyo controlador es fabricado por Broadcom cuya compañía recientemente adquirió; TP-Link, D-link, Ovislink y Conceptronic.

Existen tarjetas de red dependiendo del medio empleado: cobre, fibra e inalámbrico principalmente.

Como ejemplo, se indica el fabricante de controladores y tarjetas de red Intel: los controladores de red actuales Intel se dividen en controladores para tarjetas de red denominadas series 8257x de 1 Gbps y series 8259x de 10 Gbps en redes Ethernet sobre par trenzado. Las comercializa en tarjetas como Intel PRO.

En cuanto a fibra óptica, fabrica y distribuye los modelos X520 para fibra monomodo y X540 para fibra multimodo.

Intel comercializa tarjetas de red de diferentes configuraciones de puertos tanto en cobre como en fibra óptica, de 1 puerto, 2 y hasta 4 puertos para tarjetas habituales en ordenadores. En servidores trabaja una amplia variedad casi a medida del mismo.

Las características técnicas más importantes de las tarjetas de red son:

• Tipo de medio: inalámbrica, fibra óptica monomodo, fibra óptica multimodo y cobre.
• Conector empleado: conectores fibra LC, de cobre RJ-45 y sin conectar (con antena) para el caso de tarjetas inalámbricas.
• Velocidad: 10/100 Mbps, 1.000 Mbps y 10 Gbps en red de cobre par trenzado. De 1, 2, 4 y 8 Gbps en fibra óptica y de 11, 54 y 300 Mbps en tarjetas de red inalámbricas.
• Puerto empleado: el tipo de puerto o s/oí donde se conecta al ordenador. Habitualmente PCI-Express o PCI, más antiguo. En servidores también se emplea el puerto PCI-X64.

Routers o encaminadores

En el mercado actual, los routers o encaminadores se engloban en dos segmentos, el usuario doméstico o la pequeña y mediana empresa y el entorno corporativo.

En el primer caso proliferan decenas de fabricantes, ya que casi cada hogar con Internet o cada pequeña y mediana empresa tienen un Router configurado como salida a Internet. Debido a ello, existen muchos fabricantes con múltiples opciones añadidas:

• Integración de opciones de red inalámbricas (Router inalámbrico).
• Integración de switch en el Router para conectar varios dispositivos, habitualmente 4 u 8 puertos.
• Integración de voz sobre IP (VolP) o telefonía digital.
• Integración de funciones añadidas como firewall, VPN, Calidad de servicio (QoS), etc.
• Tecnología soportada como xDSL, fibra óptica, coaxial, cobre par tren¬zado, etc.
• Sin olvidarse de las características técnicas hardware: velocidad, capa¬cidad de redes a manejar, procesador y memoria del Router.

A modo de ejemplo, los fabricantes más habituales en este segmento son Cisco, que adquirió la compañía Linksys y la comercializa como gama domésti¬ca y gama de entrada para las empresas, D-Link y sus modelos Range Booster, además otros fabricantes como Netgear, Linksys, Huawei y un largo etcétera.

Con respecto a entornos corporativos, los fabricantes más importantes son Cisco, Juniper Networks y Alcatel-Lucent. Las opciones y las características en estos casos se amplían, siendo habituales las configuraciones a medida.

El resto de elementos de red como los firewalls físicos y los VPN por hardware se suelen reservar para entornos corporativos, con variedad de modelos e integración de varias características, como los firewalls con funciones VPN integradas, los firewalls con opciones de Calidad de servicio, etc. Fabricantes como por ejemplo Nokia, Cisco, Dell, HP y ZyXEL son los grandes conocidos en estos segmentos.