Internetwork

Un WAN es físicamente un solo network, provee servicios a un grupo común de protocolos de data-link compartidos por los nodos que hacen el network y usa una sola estructura de direcciones asegurando que cada nodo se identifica en forma única.

Cuando la comunicación es dentro de un mismo network se llama intranetwork. También existe la comunicación entre diferentes networks (Internetwork Communication). Un ejemplo de comunicación entre diferentes networks es el Internet, donde diversos networks proveen servicios a diferentes protocolos de data-link. Cada network provee su propio esquema de direcciones, sin garantía de que las direcciones no sean duplicadas en otros networks.

En el Internet se utiliza un servicio de “datagram” conocido como Internet Protocol (IP). Este “datagram” contiene dos partes: el “header” y el “data area”. El “header” contiene información de control así como las direcciones en el internet del emisor y el destinatario. El Internet provee un protocolo de conexión confiable conocido como Transmission Control Protocol (TCP). Los mensajes se envían en segmentos. Usualmente a este protocolo se le refiere como TCP/IP, dado que TCP interacciona con IP.

Conectar un network a uno o más networks es posible si el equipo que permite la interconexión puede manejar las diferencias entre los networks. Aunque hay muchos tipos de equipos que permiten la intercomunicación entre networks, se utiliza el término genérico “gateway” para referirse a todos ellos. Un “gateway” conecta dos o más networks mientras obedece los protocolos asociados a cada uno. Se conoce como “protocol converter” al gateway responsable de cambiar la estructura del packet de un network para que cumpla con las reglas de otro network.

En algunas situaciones no es posible tener un solo “gateway”, como cuando los networks están separados más allá de los límites físicos permitidos, o cuando la seguridad indica cuáles estaciones pueden entrar al network. En estos casos se necesita un par de “gateways”; cada uno se conecta por un lado a un network y por el otro lado al otro “gateway”.

Aspectos asociados a la interconexión entre networks:

1. Fragmentación y re-ensamblaje – El tamaño máximo y mínimo de los packets pueden ser diferentes de network a network, necesitando que los packets que se transmiten se dividan en packets más pequeños (fragmentación). Los packets pequeños se tienen que volver a unir, usando el proceso de re-ensamblaje. Cuando los packets son fragmentados, se requiere un mecanismo como el “sequence numbering” que permita a la entidad que recibe re-ensamblar el packet en el orden correcto.

2. Connection-oriented (orientados a la conexión) vs. Connectionless services (redes no orientadas a la conexión) – Los “gateways” pueden interconectar redes con servicios orientados a la conexión, como un "virtual circuit" en un WAN, con redes no orientadas a la conexión, como el Datagram. En estas situaciones, es necesario decidir el nivel y calidad del servicio necesitado por las aplicaciones.

3. Routing – A los “gateways” se les puede requerir que realicen la ruta del packet (routing) si existen múltiples caminos entre las estaciones a través del network.

El término “gateway” es genérico, aplicado a casi todos los equipos de interconexión de networks. Al examinarlos nivel por nivel, se pueden diferenciar tres tipos: Repeaters (physical layer), Bridges (data link layer) y Gateway (network layer).

Repeaters (Repetidor) –

Es un equipo que interconecta dos networks idénticos (homogéneos) haciendo un solo network más grande que los dos anteriores. Toman tráfico de una parte del network y lo transmiten directamente a la otra parte sin hacer ningún cambio a la estructura del frame o al protocolo del “physical layer”. El repetidor opera en el “physical layer”, amplificando o regenerando la señal. Los repetidores pueden ayudar a resolver las limitaciones del largo del segmento y pueden ser usados para interconectar networks a través de diferentes medios físicos, como cable coaxial a fibra óptica.

Bridges (Puentes) –

Es un equipo o programas que permiten la interconexión de dos o más LANs en el nivel del “data link” (data link layer). El network que resulta es un LAN individual conocido como segmento. Cada segmento se conecta al puente a través de un puerto (port); un puente se puede conectar a muchos segmentos. Los bridges actúan como equipo de “guarda y envía”, tomando los packets de un segmento y enviándolos a otro, siguiendo las reglas asociadas a cada segmento. Los puentes ofrecen varias ventajas sobre los repetidores:

1. Diferentes tipos de LANs pueden ser interconectados.

2. Se pueden resolver las limitaciones de distancia.

3. Un LAN grande se puede dividir en pequeños segmentos, todos interconectados a través de uno o más puentes.

Se definen dos tipos de puentes: aquellos que son transparentes a las estaciones involucradas en la comunicación (transparent bridges) y aquellos que requieren que las estaciones involucradas en la comunicación tengan conocimiento de su existencia (source routing bridges).

a. Transparent Bridges – Para operar en forma transparente, el puente debe recibir y verificar todos los packets que envían los segmentos conectados al puente. Los packets tienen la dirección de la estación a la que se dirigen y no del puente, Cada estación debe tener una dirección única. En su forma más simple, un puente transparente envía todos los packets recibidos de un segmento a todos los segmentos a los que el puente se conecta. Este proceso tiene varias limitaciones, por ejemplo el tráfico excesivo que causa en los segmentos. Es por eso que el puente puede filtrar los packets. Para esto, el puente mantiene una lista de las direcciones de las estaciones asociadas a cada segmento conectado a él. Así puede seleccionar los packets que envía entre segmentos al examinar la dirección del destinatario del packet. Para que se decida la ruta correcta, se mantiene una base de datos llamada “forwarding database”, que consiste de cada dirección de destinatario conocida y del segmento del cual el packet fue recibido.

b. Source Routing Bridges – La estación que transmite (source station) es quien especifica la ruta del packet. El puente no decide la ruta a tomar por el packet. Fue diseñado para red token ring, pero puede ser usado en otros LANs y WANs.

Gateways –

En muchas situaciones, no es posible usar un repetidor o un puente porque los networks a conectarse poseen diferentes propiedades físicas, esquemas de direcciones y posiblemente diferentes dueños. Un gateway, conocido también como router, es un equipo que opera en el “network layer” para superar las limitaciones físicas y de data.