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Articulo de referencia

Red superpuesta

Una red superpuesta es una red informática lógica que se superpone a una red física. El concepto de red superpuesta se distingue del modelo tradicional de redes en capas OSI y c...

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Una red superpuesta es una red informática lógica que se superpone a una red física. El concepto de red superpuesta se distingue del modelo tradicional de redes en capas OSI y casi siempre presupone que la red subyacente es una red IP de algún tipo. [ 1 ]

Algunos ejemplos de tecnologías de redes superpuestas son VXLAN , VPN BGP y tecnologías IP sobre IP, como GRE , túneles IPSEC o SD-WAN .

Estructura

Figura 1: Redes de superposición física a lógica

En una red superpuesta, los nodos pueden considerarse conectados mediante enlaces lógicos, cada uno de los cuales corresponde a una ruta, posiblemente a través de múltiples enlaces físicos, en la red subyacente. Por ejemplo, los sistemas distribuidos como las redes peer-to-peer son redes superpuestas porque sus nodos forman redes sobre conexiones de red existentes. [ 2 ]

Internet se construyó originalmente como una capa superpuesta a la red telefónica, mientras que hoy en día (con la llegada de la VoIP ), la red telefónica se está convirtiendo cada vez más en una red superpuesta construida sobre Internet.

Atributos

Las redes superpuestas poseen un conjunto determinado de atributos, entre los que se incluyen la separación del direccionamiento lógico, la seguridad y la calidad del servicio . Otros atributos opcionales incluyen la resiliencia , el cifrado y el control del ancho de banda .

Calidad del servicio

Garantizar el ancho de banda mediante el marcado del tráfico ofrece múltiples soluciones, como IntServ y DiffServ . IntServ requiere el seguimiento de cada flujo y, por consiguiente, genera problemas de escalabilidad en las plataformas de enrutamiento. Su implementación no está muy extendida. DiffServ, en cambio, se ha implementado ampliamente en muchos operadores como método para diferenciar los tipos de tráfico. Si bien DiffServ no garantiza el rendimiento, permite al operador de red decidir qué tráfico tiene mayor prioridad y, por lo tanto, se priorizará en situaciones de congestión.

Las redes superpuestas implementan una granularidad mucho más fina en la calidad del servicio, lo que permite a los usuarios empresariales decidir, en función de la aplicación, el usuario o el sitio, qué tráfico debe priorizarse.

Usos

Muchas empresas de telecomunicaciones utilizan redes superpuestas para ofrecer servicios sobre su infraestructura física. En las redes que conectan sitios físicamente diversos ( redes de área amplia , WAN), una tecnología común de redes superpuestas son las VPN BGP. Estas VPN se ofrecen como un servicio a las empresas para conectar sus propios sitios y aplicaciones. La ventaja de este tipo de redes superpuestas es que el operador de telecomunicaciones no necesita gestionar el direccionamiento ni otros atributos de red específicos de la empresa.

En los centros de datos, era más común usar VXLAN ; sin embargo, debido a su complejidad y a la necesidad de conectar redes superpuestas basadas en VXLAN de capa 2 con redes IP/BGP de capa 3 , se ha vuelto más común usar BGP en los centros de datos para proporcionar conectividad de capa 2 entre máquinas virtuales o clústeres de Kubernetes .

Las redes privadas empresariales se implementaron inicialmente sobre redes de telecomunicaciones como Frame Relay y las infraestructuras de conmutación de paquetes en modo de transferencia asíncrona (ATM). Sin embargo, la migración desde estas infraestructuras (ahora obsoletas) a redes MPLS basadas en IP y redes privadas virtuales comenzó (2001-2002) y ya se ha completado, quedando muy pocas redes Frame Relay o ATM en funcionamiento. Desde el punto de vista empresarial, si bien un servicio VPN superpuesto configurado por el operador podría satisfacer sus requisitos básicos de conectividad, las redes superpuestas SD-WAN ofrecen mayor flexibilidad.

Internet constituye la base para la construcción de redes superpuestas que permiten el enrutamiento de mensajes a destinos no especificados por una dirección IP . Por ejemplo, se pueden utilizar tablas hash distribuidas para enrutar mensajes a un nodo con una dirección lógica específica , cuya dirección IP se desconoce de antemano.

Las redes superpuestas se pueden implementar gradualmente en las instalaciones de los usuarios finales o en los equipos que ejecutan el software del protocolo superpuesto, sin la cooperación de los proveedores de servicios de Internet . La red superpuesta no controla cómo se enrutan los paquetes en la red subyacente entre dos nodos superpuestos, pero sí puede controlar, por ejemplo, la secuencia de nodos superpuestos que atraviesa un mensaje antes de llegar a su destino.

Ventajas

Resiliencia

El objetivo de la resiliencia en las redes de telecomunicaciones es permitir la recuperación automatizada durante fallos para mantener el nivel de servicio o la disponibilidad deseados . Dado que las redes de telecomunicaciones se construyen en capas, la resiliencia se puede utilizar en las capas física, óptica, IP o de sesión a aplicación. Cada capa depende de las características de resiliencia de la capa inferior. Por lo tanto, las redes IP superpuestas, como los servicios SD-WAN, dependen de los servicios IP físicos, ópticos y subyacentes sobre los que se transportan. Las superposiciones de la capa de aplicación dependen de todas las capas inferiores. La ventaja de las superposiciones es que son más flexibles y programables que la infraestructura de red tradicional, lo que puede compensar las desventajas de la latencia, la complejidad y el consumo de ancho de banda adicionales.

Enfoques de resiliencia de la capa de aplicación

Las redes superpuestas resilientes (RON) son arquitecturas que permiten a las aplicaciones de Internet distribuidas detectar y recuperarse de desconexiones o interferencias. Los protocolos de enrutamiento de área amplia actuales, que tardan al menos varios minutos en recuperarse, se mejoran con esta superposición de capa de aplicación. Los nodos RON supervisan las rutas de Internet entre sí y determinan si redirigir los paquetes directamente a través de Internet o a través de otros nodos RON, optimizando así las métricas específicas de la aplicación. El diseño conceptual de la RON es relativamente simple. Los nodos RON se implementan en diversas ubicaciones de Internet. Estos nodos forman una superposición de capa de aplicación que coopera en el enrutamiento de paquetes. Cada nodo RON supervisa la calidad de las rutas de Internet entre los demás y utiliza esta información para seleccionar de forma precisa y automática las rutas de cada paquete, reduciendo así el tiempo necesario para recuperarse de una mala calidad de servicio . [ 3 ]

Multidifusión

La multidifusión superpuesta, también conocida como multidifusión de sistema final o de igual a igual [ 4 ], admite multidifusión de múltiples fuentes con alto ancho de banda entre nodos ampliamente distribuidos. Es una capacidad fundamental para una amplia gama de aplicaciones, como videoconferencias, juegos multijugador y distribución de contenido. La multidifusión desacopla el tamaño del conjunto de receptores de la cantidad de estado que se mantiene en cada nodo y, potencialmente, evita la comunicación redundante en la red.

El despliegue limitado de IP multicast , un protocolo de multidifusión de capa de red de mejor esfuerzo , ha generado un gran interés en enfoques alternativos implementados en la capa de aplicación, de acuerdo con el principio de extremo a extremo . En un enfoque de multidifusión de superposición o de sistema final, los pares participantes se organizan en una topología de superposición para la entrega de datos. Cada arista de esta topología corresponde a una ruta de unidifusión entre dos sistemas finales o pares en la internet subyacente. Toda la funcionalidad relacionada con la multidifusión se implementa en los pares en lugar de en los enrutadores, y el objetivo del protocolo de multidifusión es construir y mantener una superposición eficiente para la transmisión de datos.

Desventajas

  • El conocimiento de la topología real de la red está oculto, y la superposición está sujeta a las ineficiencias de enrutamiento de la red subyacente y puede enrutarse por rutas subóptimas.
  • Posible aumento de la latencia en comparación con los servicios que no utilizan superposición.
  • Paquetes duplicados en ciertos puntos.
  • Sobrecarga de encapsulación adicional, lo que significa una menor capacidad total de la red debido a las múltiples encapsulaciones de carga útil.

Lista de protocolos de red superpuesta

Los protocolos de red superpuestos basados ​​en TCP/IP incluyen:

Los protocolos de red superpuesta basados ​​en UDP/IP incluyen:

Véase también

Referencias

  1. ↑ Sasu Tarkoma (2010). Redes superpuestas: Hacia las redes de información . CRC Press. pág . 3. ISBN  9781439813737.
  2. ↑ Peterson, Larry; Davie, Bruce (2012). "Capítulo 9: Aplicaciones". Redes de computadoras: Un enfoque de sistemas . Elsevier . Recuperado el 19 de diciembre de 2022 .
  3. ↑ David Andersen, Hari Balakrishnan, Frans Kaashoek , Robert Morris (diciembre de 2001). «Redes superpuestas resilientes» . Actas del decimoctavo simposio de la ACM sobre principios de sistemas operativos . Vol. 35. págs. 131-145 . doi : 10.1145/502034.502048 . ISBN   978-1581133899. S2CID 221317942 . {{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  4. ↑ Braun, Torsten; Arya, Vijay; Turletti, Thierry (2006-08-04). "Enrutamiento explícito en redes superpuestas de multidifusión" . Computer Communications . 29 (12): 2201– 2216. doi : 10.1016/j.comcom.2006.02.022 . ISSN 0140-3664 . 
  • Lista de implementaciones de redes superpuestas, julio de 2003. Archivada el 3 de febrero de 2020 en Wayback Machine.
  • Redes superpuestas resilientes
  • Overcast: multidifusión confiable con una red superpuesta
  • OverQoS: Una arquitectura basada en superposiciones para mejorar la calidad de servicio en Internet.
  • Multidifusión del sistema final