Introducción a las Redes Digital

Arquitecturas

Arquitecturas de red y de aplicación

Arquitectura de red (SNA, DNA)

Define puntos de visibilidad para redes de comunicación: Interfaces y Protocolos.

Arquitectura de aplicación (SAA, NAS)

Define puntos de visibilidad para interconexión de aplicaciones.

Arquitectura de red Digital (DNA)

Stacks de Protocolos
 ___ISO/OSI_____                           DNA (DECnet IV)
|__Aplicación___|                     ___  
|_Presentación__|                    / 
|___Sesión______|       Stack       | 
|_Transporte____|    Propietario   / 
|_____Red_______|       de DEC     \ 
|____Datos______|                   |       DDCMP   X.25     IEEE
|___Física______|                    \___                    802.3
El modelo recomendado por ISO para la interconexión de computadoras provee un marco dentro del cual una multiplicidad de servicios pueden existir a niveles específicos.

El valor del modelo ISO es que permite un rango amplio de flexibilidad. Esta propiedad, sin embargo, conduce a la posibilidad de que se requiera software enormemente complejo.

La complejidad se reduce (por definición del fabricante o especificación del usuario) por la elección de stacks de protocolos: protocolo(s) específicos en cada capa, en vez de todos los protocolos.

En SNA los stacks de las capas superiores se definen como unidades lógicas (i.e. LU6.2)

DECnet: La implementación de DNA

FALTA LA PAGINA

Características de DECnet (fase IV)

Tamaño mínimo de la red : 2 nodos.
Tamaño máximo de la red : 64,000 nodos.
Los nodos se separan por áreas: 64 áreas (de la 0 a la 63), 1024 nodos por área (del 0 al 1023).
Todos los nodos son usuarios. No hay nodo controlador.

DECnet

En redes de cobertura local, sólo se define un área.
Para redes de cobertura local extendida, cobertura metropolitana y cobertura amplia, se requiere definir un número único de área por cada red de cobertura local que se esté interconectando.
No puede definirse un número de área o de nodo igual a 0.

Los nodos pueden correr los siguientes sistemas operativos, en cualquier combinación:

Metas de DNA

Ocultar al usuario las operaciones de red.
Soportar rangos amplios de: operaciones, facilidades de comunicación y topologías de red.
Hacer uso máximo de estándares.
Requerir mínima intervención administrativa.
Ser manejable.
Permitir el crecimiento.
Permitir la migración.
Ser divisible en subconjuntos.
Ser ampliable.
Ser altamente disponible.
Ser altamente distribuido.
Permitir seguridad.

Comparación con el modelo OSI

Capas ISO                         Capas DNA

Aplicación                        Capa de usuario
                                  Administración de red
Presentación                      Aplicación de red
Sesión                            Control de sesión
Transporte                        Comunicaciones extremo a extremo
Red                               Enruteo
Enlace de datos                   Enlace de datos
Enlace físico                     Enlace físico

Arquitectura de red en capas

DNA tiene una arquitectura en capas jerárquicas.

Desde su concepción en 1975, DECnet ha evolucionado en diversas fases. La última fue la fase IV, la cual se ha denominado como la arquitectura Advantage Networks.

La arquitectura jerárquica en capas DNA permite la substitución o adición de nuevas tecnologías, manteniendo compatibilidad con las fases previas.

La inversión en software queda protegida.

Estructura en capas

   Nodo 1                         Protocolos                     Nodo 2

Programa de usuario            Capa de usuario             Programa de usuario
                       Protocolo definido por el usuario

Módulo de adm. de red        Capa de adm. de red          Módulo de adm. de red
                    Ntwk.Info. & Control Exchg.Prot. (NICE)

Network File Access Routines  Capa de aplicación de red    File Access Listener
         (NFARs)              Data Access Protocol (DAP)        (FAL)

Módulo de control de         Capa de control de sesión     Módulo de control de
       sesión                Session Control Protocol             sesión

Módulo NSP          Capa de comunicación extremo a extremo Módulo NSP
                        Network Services Protocol (NSP)

Módulo de enruteo              Capa de enruteo             Módulo de enruteo

Módulo DDCMP                 Capa de enlace de datos       Módulo DDCMP
                      Digital Data Comm.Msg.Prot. (DDCMP)

Controlador de               Capa de enlace físico         Controlador de
dispositivo                     Señales eléctricas         dispositivo
ISO no contempla la administración de la red dentro del modelo OSI, sino que supone que es una aplicación.

La capa de administración de red de DNA no se encuentra exactamente entre la capa de usuario y la de aplicación de red, sino que más bien corresponde a una barra vertical situada debajo de la capa de usuario, hasta la capa de enlace de datos.

Sin embargo, la mayor parte de sus funciones recaen como interfaz entre las capas de usuario y de aplicación de red, por lo que el modelo se representa como se muestra arriba.

Implementación de la arquitectura en capas

Usuario             NCP utility         Programa de        Programa de
                        |               usuario            usuario
                        |                      |                |
Admón.              Rutinas admón.             |                |
de red              de red________________     |                |
                                          |    |                |
Aplicación                                |    |                |
de red                                    |    |             Rut. acceso
                                          |    |    ________arch. remotos
                                          |    |   |
Control de                              Módulo control
sesión                                  de sesión      (propietario)
                                          |
Comun. extrm.                           Módulo NSP     (propietario)
a extrm.                                  |
                                          |
Enruteo                                 Módulo de
                    ____________________enruteo___________________
                   |          |           |          |            |
Enlace de        Módulo     Módulo    Modulo      Módulo        Módulo
Datos            DDCMP      X.25      Ethernet    Token Ring    FDDI
                  |          |            |           |          |
Enlace       Controlador  Controlador Controlador Controlador  Controlador
Físico       Asíncrono    Síncrono    Ethernet    Token Ring   FDDI

NCP   =  Network Control Program     NSP  =  Network Services Protocol
DDCMP =  Digital Data Communications Message Protocol

DECnet fase V

DECnet fase V se conformaría totalmente al stack de ISO.

Enfoque de dos "torres"

Las definiciones finales del stack dependerían de: la base instalada y necesidades de compatibilidad y del estado del mercado.

DECnet fase V se propuso en 1987, y se esperaba liberarlo en 1990. Sin embargo, el enfoque de dos "torres" ha sido cambiado por otro esquema, al que se ha llamado Advantage Networks.

FALTA UNA HOJA

DECnet/OSI

Paquete de aplicaciones OSI para Open VMS:

Interfaces de enlace físico

Soporte para distintas especificaciones de capa física.

DECnet soporta una variedad de medios de transmisión: Ethernet, Token Ring, Fibra óptica, líneas privadas, microondas, satélite, líneas T1, etc.

Capa de enlace de datos

Diversos protocolos:

Los protocolos se implementan en hardware o en una tarjeta controladora.

DDCMP Digital Data Communications Message Protocol

Protocolo de uso general, opera en varios dispositivos de comunicación, hace utilización máxima del canal.

Transmite los datos agrupados en frames de mensajes numerados.

DDCMP realiza lo siguiente:

Tres tipos de mensajes DDCMP

Formato de mensajes de mantenimiento:

       DLE   Count   Flag   Fill   Fill  Addr   Ch1   Datos   Ch2
Bits    8      14      2      8      8     8     16     8      16

DLE     =  Identificador del frame de mantenimiento.
Datos   =  Información de mantenimiento.
Ch1/Ch2 =  CRC de 16 bits.
Fill    =  0
Addr    =  Dirección tributaria.
Formato de mensajes de control:

       ENQ   Type   Qual   Flag   Resp   Fill   Addr   Ch
Bits    8     8      6      2      8      8      16    8

ENQ     =  Identificador de mensaje de control.
Type    =  ACK / NAK / respuesta, etc.
Qual    =  Tipo de calificación.
Resp    =  Número de mensaje al que se responde.
Addr    =  Dirección tributaria.
Ch      =  CRC.
FALTA UNA HOJA

Capa de enruteo

Determina el trayecto por el que debe fluir un paquete para llegar a su destino.

El usuario solo especifica el nodo destino. La ruta es transparente para él.

Existen dos tipos de ruteador: Rutas Intra-área (ruteadores nivel 1) y rutas inter-área (ruteadores nivel 2). Un nodo que no puede enrutar se conoce como "nodo extremo" (end node).


         C------A--------B-------B-------B Área 2   C : Nodo Extremo
        Área 1  |        |        \     /           B : Nodo 2 (une áreas)
                |        A         \   /            A : Nodo 1
                 \___A__/           \ /
                                     B Área n

Términos y conceptos de enruteo

Longitud de trayecto (path length) : Distancia entre fuente y destino, se mide en saltos (hops), no puede exceder de un máximo definido por el administrador de la red. De otra forma, se declara inalcanzable (255 por omisión).

Costo del trayecto : Se puede asignar un "costo" a la conexión entre cada nodo. El costo del trayecto es la suma de los costos de cada conexión. El costo lo define el administrador de la red como un número de dos dígitos.

Enruteo : La capa de enruteo enruta los paquetes en el trayecto de menor costo, sin importar el número de saltos.

Operación dinámica : El administrador de la red puede cambiar los parámetros de enruteo sin tener que "tirar" la red.

Las tablas de enruteo se cambian conforme se añaden nodos. Si se rompen los enlaces, se modifican las tablas automáticamente por medio de mensajes de la capa de enruteo. Si dos rutas tienen el mismo costo, se toma la de menos saltos. Si dos rutas tienen el mismo costo y el mismo número de saltos, se usan alternativamente. Este proceso se conoce como "Enruteo adaptativo dinámico de menor costo, mejor esfuerzo".

Características de enruteo

Envío de paquetes

Si la dirección corresponde a:

El nodo local: Se envían a la siguiente capa de software.
Un nodo remoto: Se envían por la ruta de menor costo.
Otra área: Se envían por la ruta de menor costo a un enrutador nivel 2.

La red responde a: líneas caídas, adición de nodos o enlaces y cambios dados por el administrador de la red.

Cuando hay cambios, el nodo notifica a los nodos adyacentes. Los parámetros de enruteo y la lista de nodos se guardan en una base de datos contenida en el nodo enrutador.

Adaptación a cambios a la topología

Si un circuito falla, se encuentra la siguiente ruta de menor costo.

Adaptación a distintos tipos de circuitos

Se escoge el servicio de transmisión adecuado.

Actualización periódica de módulos de enruteo

Se notifica a otros nodos de cambios en topología.

Regreso de paquetes dirigidos a nodos inalcanzables

Limitación al número de paquetes dispuestos a transmitir

Evita sobrecarga de circuitos.

Administración de buffers

Administra el búffer requerido para paquetes que se enruten de fuente a destino remotos.

Regulación de la razón entre los paquetes enviados a través del nodo y los generados por él

Balance entre tráfico entrante y saliente.

Descarte de los paquetes que han excedido un número límite de nodos por los que han pasado

Evita que circulen indefinidamente.

Verificación de nodos

El administrador puede definir que se verifiquen contraseñas con un nodo adyacente.

Registro de contadores y recopilación de eventos

Permite al administrador aislar e identificar problemas.

Capas superiores de DNA

Usan una variedad de servicios y protocolos para establecer enlaces lógicos que permiten:

Programas de usuario    Protocolo definido por el usuario
Administración de red   Network Information And Control Exchange Protocol (NICE)
Aplicación de red       Data Access Protocol (DAP)
Control de sesión       Session Control Protocol
Comunicaciones
extremo a extremo       Network Service Protocol (NSP)

Enlaces lógicos DNA

Trayectos lógicos temporales que se establecen para mantener una sesión de transferencia. Un enlace lógico se crea por la interacción de llamadas de DECnet entre dos programas en cooperación. El enlace entre dos participantes sólo se establece si ambos están de acuerdo a través de un procedimiento inicial de handshake.

Enlaces lógicos y protocolos

Los módulos de dos capas se encargan de la creación, mantenimiento y rompimiento de enlaces lógicos entre procesos en comunicación:

Funciones de extremo a extremo

Construcción y destrucción de enlaces lógicos.

Un enlace lógico es un circuito virtual creado entre dos nodos. Dos procesos pueden tener más de un enlace lógico entre ellos como conexión independiente.

El enlace debe establecerse antes de que los procesos intercambien datos mediante mensajes de NSP.

Transferencia de datos por control de flujo

Trayectoria full-duplex entre un par de procesos en comunicación. Transfiere datos de un sistema a otro.

Implementa un control de flujo para balancear la velocidad relativa de los sistemas de comunicación. Provee mecanismos de recuperación de error.

Elusión de congestionamiento

Implementa algoritmos para disminuir congestionamiento en la red para reducir la posibilidad de que la capa enrutadora descarte paquetes de datos.

Segmentación y reensamble

Parte los mensajes para que puedan ser enviados en paquetes aceptables por la capa enrutadora. Los segmentos se numeran y transmiten como mensajes de segmento de datos.

Provee información a la capa enrutadora para que pueda recombinar mensajes y se optimice el uso de los canales de transmisión.

Detección y recuperación de errores

Detecta y se recupera de errores de pérdida, duplicación, corrupción y desordenamiento generados en las capas inferiores.

Numera mensajes y métodos de aceptación para asegurar que los mensajes se entreguen correctamente. Usa CRC para asegurar precisión.

Multiplexeo

Múltiples sesiones concurrentes usan un sólo trayecto de transmisión.

Administración

Monitorea y controla la operación del proceso extremo a extremo.

Desconexión

Instituida por un usuario o por los módulos de NSP.

Capa de control de sesión

Provee las funciones dependientes del sistema que se requieren para procesar las comunicaciones.

Mapeo de nombres de nodo a direcciones de nodo. Se mantiene una base de datos con tablas de mapeo nodo-nombre.

Solicitud de enlaces lógicos para los procesos del usuario final. Se pasa la dirección del nodo destino y el número de canal a la capa extremo a extremo.

Recepción de peticiones de conexión dirigidas a procesos de usuario final. Se usa la tabla de mapeo para validar la solicitud de conexión según el nombre del nodo solicitante.

Envío y recepción de datos en enlace lógico. Las solicitudes de los procesos de usuario para enviar y recibir datos se pasan a la capa de extremo a extremo.

Desconexión de enlaces lógicos. Las solicitudes de desconexión o aborto de un enlace se pasan a la capa de extremo a extremo. Una vez hecha la desconexión, se le notifica al proceso de usuario.

Monitoreo opcional de enlaces lógicos. Función opcional para detectar probables desconexiones. Se mantiene una base de datos con el estatus del control de sesiones, y contadores de tiempo de conexión.

Identificación de procesos de usuario final. Ejecuta un algoritmo para determinar si un proceso corresponde al proceso destino solicitado.

Activación de solicitudes entrantes de conexión. Crea un proceso o activa uno existente para atender una solicitud entrante.

Validación de solicitudes entrantes de conexión.

Capa de aplicación de red

Provee servicios adicionales requeridos por aplicaciones específicas.

En una comunicación de programa a programa no se requieren servicios adicionales; una aplicación se comunica con otra a través del nivel de sesión propio, y de ahí con un programa en el mismo o en otro nodo.

Cuando se requieren aplicaciones tales como el acceso a archivos remotos, se requieren servicios de la capa de aplicación de red.

Las aplicaciones enunciadas son posibles mediante combinaciones de protocolos de niveles altos y servicios de Open VMS.

Aplicaciones de DNA

Arranque remoto del sistema; Carga remota de tarea (imágenes); Vaciado remoto del estado del sistema; Terminal de comandos de red ; Correo electrónico; Teléfono; Alias de VAXcluster; Administración de red.

La administración de red se realiza con NCP entre las capas de usuario y la de presentación de red.

Definiciones de nodos DECnet

Dos tipos de enrutadores:

Enrutador de Nivel I: Realiza la función de enruteo al menor costo y mejor esfuerzo dentro de un área.

Enrutador de Nivel II: Realiza la función de enruteo al menor costo y mejor esfuerzo entre áreas.

Tres tipos de nodos DECnet:

Las computadoras personales son siempre nodos de funciones limitadas.

Capa de administración de red

Funciones de administración del sistema de red:

Capa de usuario

Las interfaces de DECnet son parte estándar del sistema operativo DEC en un sistema aislado.

Evolución de DECnet

El plan original (1987/89) era la evolución hacía DECnet fase V:

Advantage - Networks

Stacks de protocolos

ISO/OSI
-------------------------------------------------------------------
Aplicación     |  SNA Access  |  | CCITT X.400 |    | NFS, SMTP,  |
Presentación   |_VAXnotes VTX_|  | CCITT X.500 |    | SNMP,       |
Sesión                           |    etc.     |    | X/Windows   |
-------------------------------------------------------------------
Transporte        | NSP |       | TP0, TP2, TP4 |   | TCP y UDP   |
-------------------------------------------------------------------
Red          | Enruteo DECnet |   | CNS, CNLS  |    |     IP      |
-------------------------------------------------------------------
Datos        | FDDI  |  802.2   | DDCMP |__HDLC__|  |   Frame     |
Física       |       |  802.3   |       |  X.21  |  |   Relay     |
-------------------------------------------------------------------
SNA: Arquitectura de red de IBM.
VAXnotes, VTX son aplicaciones de red para manejo de textos, de DEC.
NSP: Network Service Protcol.
X.400: Servicios de mensajes.
X.500: Servicios de directorios.
TP0, TP2 (circuit switched), TP4 (packet switched): Protocolos de trasnporte ISO.
CNS: connection service.
CNLS: connectionless service.
UPD: UNIX Datagram Protocol.

Integración a terceros

Se tienen diversos métodos:

Servicios de conectividad

Conexión con IBM:

Comunicaciones con Internet:

TCP/IP Services for Open VMS

Integración de correo electrónico:

MAILbus

PATHworks

Marco de integración de computadoras personales, basado en el modelo cliente-servidor. Cualquier Alpha o VAX puede ser servidor de aplicaciones, archivos, discos o recursos.

Algunos servicios: Servicios de archivos e impresión de LAN Manager; Acceso a aplicaciones y datos en otras PCs; Servicios de administración y control de red; Seguridad de Open VMS para datos de PCs; Se pueden compartir impresoras entre VAX y PCs; Arranque remoto (DOS y MS/DOS); Compatibilidad con NETBIOS; Utilerías de mensajes y correo electrónico; Los archivos de PC pueden guardarse en la VAX o Alpha en formato de PC o VMS, transparentemente para la PC.

Componentes de PATHworks

Otros servicios: Soporte para MS Windows (en DOS); PC DEC Windows/Motif en DOS o MAC/X en Macintosh (servidor de XWindows); Emulación de terminal (DOS, Windows o MAC); Soporte para memoria expandida (DOS); Soprte a API (OS/2); Soporte para DAL (Macintosh) para acceso a bases de datos; DECnet en DOS, OS/2, Mac y Windows NT.

PATHworks para Open VMS (servidor)

Compatibilidad de VMS con NETBIOS
Utilerías para transmisión de mensajes y correo electrónico entre PCs y el sistema VMS
Comunicaciones DECnet y TCP/IP
Los archivos de datos y aplicaciones se almacenan en servidores VMS en formato MS-DOS o de VMS
La conexión puede hacerse vía Ethernet, Token-Ring o líneas asíncronas por el puerto serial, mediante DDCMP (sólo para servicios de archivos e impresión
PATHworks para ULTRIX (servidor TCP/IP)

PATHworks para DOS (propietario o TCP/IP)

Provee a VMS capacidades de comunicación con sistemas basados en MS-DOS u OS/2 (v.1.x)
Permite que el sistema con VMS provea servicios de disco, archivo e impresión basados en LAN Manager
Permite compartir aplicaciones y datos entre PCs y Macintosh, así como entre los sistemas corporativos
Provee servicios de administración y control
Aplica esquemas de alta seguridad de VMS a los datos de PC
Las impresoras pueden compartirse entre PC, VAX, Alpha y otros sistemas
Capacidad de boot remoto para administración simplificada de sistemas; posibilita tener PCs sin disco.
Cliente PATHworks para MS-DOS

Permite que las PCs utilicen los servicios provistos por PATHworks para VMS, ULTRIX, OS/2 y Windows NT
El software del cliente puede residir en el servidor o en el sistema cliente en donde se ejecute
Soporta comunicaciones por DECnet y TCP/IP
Permite la coexistencia de NetWare y PATHworks por el mismo controlador Ethernet
Incluye: Soporte para Windows de Microsoft; Correo electrónico con notificación en tiempo real; Un servidor de XWindows; Emulación de terminal VT-320; Soporte de interfaz de programación NETBIOS; Respaldos remotos.
PATHworks para OS/2 (cliente o servidor)

Servidor

Cliente

PATHworks para Macintosh

Servidor

La Macintosh no requiere software de cliente, ya que tiene soporte de red incorporado (AppleTalk). Sin embargo se proveen los siguientes servicios: Correo electrónico; Emulación de terminal; Servidor de XWindows.
Conectividad

PATHworks para SCO/UNIX (servidor TCP/IP)

PATHworks para NT

Permite el acceso a diversos servidores: VMS, ULTRIX, OS/2, Windows NT
Soporta diversos protocolos y enrutadores de red
Permite compartir recursos con otros clientes de PATHworks
Provee servicios de archivos, impresión y aplicaciones
Fase I:

Fase II:

Servidores PATHworks para Windows NT: