NGN - Parte 2

Definición de NGN según ITU-T: "una red basada en paquetes, que puede proveer servicios de telecomunicaciones y que puede hacer uso de múltiples tecnologías de banda ancha con transporte de calidad de servicio y en la cual las funciones relativas al servicio son independientes de las tecnologías relativas al transporte..."

• Red multiservicio capaz de manejar voz, datos y video.
• Plano de control (señalización, control) separado del plano de transporte y conmutación /ruteo.
• Interfaces abiertos en el transporte, el control y las aplicaciones.
• Usa tecnología de paquetes (IP) para transportar todo tipo de información.
• Calidad de servicio garantizada extremo a extremo para distintos tipos de tráfico y acuerdos de nivel de servicio.
• Interoperabilidad con las redes legadas mediante interfaces abiertas.
• Soporte de movilidad generalizada.
• Soporte de múltiples tecnologías de última milla.

ARQUITECTURA

La red se divide en:

• acceso/borde: Permite el acceso de los usuarios a la red. Provee adaptación a diferentes métodos de transporte.
• transporte/core conmutado: Realiza el transporte de los paquetes. Provee la interconexión entre las otras partes.
• servicios/control/aplicación: Provee control inteligente de la señalización y los medios para proveer los servicios a los usuarios.

La división funcional básica es en dos estratos:

• Estrato de Servicio
• Estrato de Transporte

Estrato de Transporte: "La parte de la NGN que provee las funciones de usuario que transfieren datos y las funciones que controlan y administran los recursos de transporte para llevar dichos datos entre entidades terminales..."

• Transmisión de información digital entre dos puntos geográficamente separados.
• Involucra en particular un conjunto de capas 1 a 3 del modelo de referencia OSI, con sus funcionalidades.
• Provee conectividad: usuario a usuario, usuario a plataforma de servicio, plataforma de servicio a usuario.

Estrato de Servicio: "La parte de la NGN que provee las funciones de usuario que transfieren datos relativos a servicios y funciones que controlan y mantienen recursos de servicios y los servicios de red para posibilitar los servicios del usuario y aplicaciones... El estrato de servicio NGN consta de la aplicación y sus servicios que funcionan entre entidades pares..."

• Funciones de aplicación relativas al servicio a ser invocado.
• Los servicios pueden ser por ejemplo: voz, datos, video o multimedia.

Cada estrato comprende una o más capas. Cada capa se compone de: plano de datos, plano de control y plano de mantenimiento.

Plano de gestión de la NGN: unión del plano de gestión del estrato de servicio y el plano de gestión del estrato de transporte.

Plano de control de la NGN: unión del plano de control del estrato de servicio y el plano de control del estrato de transporte.

Calidad de Servicio (QoS)

La NGN debe ser capaz de soportar una gran variedad de servicios con especificación de QoS.
Para ofrecer estos servicios de QoS es necesario definir:

1. clases de QoS del servicio portador
2. mecanismos de control de la QoS
3. arquitectura funcional del control de la QoS
4. control/señalización de la QoS

Seguridad

La PSTN ha sido muy poco vulnerable a problemas de seguridad.
Hay tres elementos fundamentales a prevenir: Negación de servicio, Robo de servicio, Invasión de privacidad.

Posibilidades de evolución

Se plantean dos posibilidades técnicas de evolución NGN.

• PSTN Emulation Services o PES.
• PSTN Simulation Services o PSS.

NGN - Next Generation Networks (Redes de Próxima Generación)

NGN ha sido considerado muchas veces sinónimo de convergencia, pero convergencia no implica una arquitectura de red.
La convergencia puede darse en el transporte, acceso, o en los servicios. Los usuarios desean convergencia a nivel de dispositivo. Las empresas y operadores desean convergencia a nivel de transporte.
Convergencia: Es la combinación de dos o más tecnologías en un mismo dispositivo.

La convergencia de los servicios de voz y datos en el uso del transporte, y en algunos casos del acceso, fue la primera que se planteó. Las primeras arquitecturas de NGN basadas en un conmutador de conexiones en una red de paquetes son las que están más difundidas.

Los denominados "softswitches" son los nodos controladores de comunicaciones que caracterizan esta etapa. La idea de tener Softswitches es mover el control de las llamadas y de otros servicios localizados en los conmutadores de las PSTN, hacia servidores vinculados a una red de paquetes.

La voz que transcurre por circuitos en PSTN es convertida a paquetes por medio de gateways que actúan como frontera de la red de conmutación de paquetes. Esto requiere de ciertos cambios o consideraciones en la red de paquetes, si se pretende brindar un servicio que conserve las características de PSTN de calidad y grado de servicio. De no existir acuerdo los servicios brindados sobre Internet hacen uso de una calidad de servicio (QoS) muy limitada. Muchos consumidores utilizan servicios sin QoS porque el ancho de banda disponible es suficiente para un uso satisfactorio, y las tarifas son muy convenientes.

Evolución a Redes Convergentes

Si los servicios de PSTN se van a seguir brindando como tales esta transformación tiene que tomar en cuenta la expectativa de los usuarios, logrando al menos:

• El teléfono funcione bajo condiciones adversas, incluyendo falta de suministro eléctrico.
• Incidencia de la ingeniería de tráfico sobre los recursos de la red resulte en una casi imperceptible imposibilidad de realizar comunicaciones.
• Calidad de voz igual o mejor a la de la telefonía PSTN.
• Confidencialidad en las comunicaciones comparable con la PSTN. (Toda solución de NGN debe soportar la intercepción de llamadas por razones judiciales).
• Disponibilidad del servicio igual o mejor a la de PSTN. (99.999% y en algunos clientes corporativos 99,9999%).

Cuando se evalúa la posibilidad de evolucionar a una red convergente existen varios factores a ser considerados:

• Ubicación de la inteligencia del servicio (dentro de un nuevo elemento de la red convergente).
• Utilización de estándares abiertos.
• Convergencia en la red de acceso (la tecnología de acceso debe poder evolucionar para entregar voz y datos, logrando a largo plazo una convergencia total de la red).
• Convergencia en el backbone.
• Integración con sistemas conmutados legados.
• La solución es robusta y confiable.

Para una PSTN ya instalada se puede sugerir que la evolución de la red en los próximos años sea de la siguiente forma:

• No instalar más equipos basados en conmutación de circuitos.
• Implementar los nuevos servicios en torno a una arquitectura convergente.
• La red de transporte evoluciona a paquetes con capacidad para proporcionar calidad de servicio por medio de una adecuada ingeniería de tráfico.
• Prever una mejora en la inteligencia del terminal del usuario y en los servidores de aplicaciones.
• Prever la evolución del terminal del usuario a un teléfono "inteligente".
• Renovar los terminales para incorporar nuevas y atractivas funcionalidades.

Modelo de Capas de Red OSI (I)

OSI significa Open Systems Interconnections (Interconexión de Sistemas Abiertos) y el modelo OSI es un conjunto de normas estandar para la intercomunicación de computadoras creado por la Organización Internacional de Estandarización (ISO) en el año 1983.-
En la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes de computadoras basan el funcionamiento de las mismas en el modelo OSI.-
Los objetivos perseguidos por el modelo OSI son:
+ Interoperabilidad: Posibilitar el trabajo interactivo entre maquinas, es decir, además de la transmisión de la información, el análisis y el procesamiento de la misma.-
+ Independencia de instalación: El modelo puede ser implementado sobre cualquier arquitectura.-
+ Extremos abiertos: Permitir la comunicación entre maquinas que trabajan con diferentes sistemas operativos.-
+ Interconectividad: Definición de las reglas que posibilitan la interconexión física y la transmisión de datos.-


La filosofía de este modelo se basa en la idea de dividir un problema grande como es el de la intercomunicación entre computadoras en varios problemas pequeños específicos e independientes uno de otro llamados capas y que una vez programado el contenido de cada una y ejecutadas en cadena en un orden predefinido, permiten establecer una comunicación entre computadoras.-

Las capas en las que se divide el modelo OSI son 7:
1- Físico
2- Enlace
3- Red
4- Transporte
5- Sesión
6- Presentación
7- Aplicación

Cada capa resuelve un problema específico en forma completa, teniendo en cuenta lo solucionado en la capa anterior.
Los principales problemas que el modelo OSI tiene que solucionar son:

* Niveles de tensión de las señales transmitidas

* Detección y corrección de errores

* Fragmentación de la información por limitaciones físicas

* Ordenamiento de la información

* Presentación de la información transmitida en un formato específico

Los aspectos tenidos en cuenta para la definición de las 7 capas son:

* Se establece una capa cada vez que se necesite un nivel diferente de abstracción para resolver un problema en la comunicación.
* Cada capa debe implementar funciones bien definidas y bien delimitadas.

* Las funciones implementadas en cada capa deben seleccionarse de tal forma que permitan la definición de protocolos normalizados para su materialización.-

* El paso de información entre capas debe ser mínimo.


Las ventajas que se obtienen al realizar esta división son muy importantes y cabe destacar las siguientes:

* Como cada nivel se implementa a través de un protocolo y como los protocolos se ajustan a las especificaciones de cada nivel, se pueden componer pilas de protocolos con mucha diversidad como por ejemplo el TCP/IP.
* Si se descubren nuevos métodos para solucionar alguno de los problemas planteados en una comunicación, no es necesario retocar toda la arquitectura de protocolos. Basta con manipular el protocolo que se encarga de solucionar ese problema, manteniendo sin tocar el resto.

NAT

NAT (Network Address Translation - Traducción de Direcciones de Red), es un mecanismo utilizado por routers ip para intercambiar paquetes entre dos redes que se asignan mutuamente direcciones incompatibles. Consiste en convertir en tiempo real las direcciones utilizadas en los paquetes transportados. También es necesario editar los paquetes para permitir la operación de protocolos que incluyen información de direcciones dentro de la conversación del protocolo.

Su uso más común es permitir utilizar direcciones privadas y aún así proveer conectividad con el resto de Internet. Existen rangos de direcciones privadas que pueden usarse libremente y en la cantidad que se quiera dentro de una red privada. Si el número de direcciones privadas es muy grande puede usarse solo una parte de direcciones públicas para salir a Internet desde la red privada. De esta manera simultáneamente sólo pueden salir a Internet con una dirección IP tantos equipos como direcciones públicas se hayan contratado. Esto es necesario debido al progresivo agotamiento de las direcciones IPv4. Se espera que con el advenimiento de IPv6 no sea necesario continuar con esta práctica.

Como Funciona

El protocolo TCP/IP tiene la capacidad de generar varias conexiones simultáneas con un dispositivo remoto. Para realizar esto, dentro de la cabecera de un paquete IP, existen campos en los que se indica la dirección origen y destino. Esta combinación de números define una única conexión.

Una pasarela NAT cambia la dirección origen en cada paquete de salida y, dependiendo del método, también el puerto origen para que sea único. Estas traducciones de dirección se almacenan en una tabla, para recordar qué dirección y puerto le corresponde a cada dispositivo cliente y así saber donde deben regresar los paquetes de respuesta. Si un paquete que intenta ingresar a la red interna no existe en la tabla de traducciones, entonces es descartado. Debido a este comportamiento, se puede definir en la tabla que en un determinado puerto y dirección se pueda acceder a un determinado dispositivo, como por ejemplo un servidor web, lo que se denomina NAT inverso o DNAT (Destination NAT).

NAT tiene muchas formas de funcionamiento, entre las que destacan:

Estático (DNAT)

Es un tipo de NAT en el que una dirección IP publica se traduce a una dirección IP privada, y donde esa dirección pública es siempre la misma. Esto le permite a un host, como un servidor Web, el tener una dirección IP de red privada pero aún así ser visible en Internet.

Dinámico

Es un tipo de NAT en la que una dirección IP privada se mapea a una IP pública basándose en una tabla de direcciones de IP registradas (públicas). Normalmente, el router NAT en una red mantendrá una tabla de direcciones IP registradas, y cuando una IP privada requiera acceso a Internet, el router elegirá una dirección IP de la tabla que no esté siendo usada por otra IP privada. Esto permite aumentar la seguridad de una red dado que enmascara la configuración interna de una red privada, lo que dificulta a los hosts externos de la red el poder ingresar a ésta. Para este método se requiere que todos los hosts de la red privada que deseen conectarse a la red pública posean al menos una IP pública asociadas.

Sobrecarga

La forma más utilizada de NAT, proviene del NAT dinámico, ya que toma múltiples direcciones IP privadas (normalmente entregadas mediante DHCP) y las traduce a una única dirección IP pública utilizando diferentes puertos. Esto se conoce también como PAT (Port Address Translation - Traducción de Direcciones por Puerto), NAT de única dirección o NAT multiplexado a nivel de puerto.

Solapamiento

Cuando las direcciones IP utilizadas en la red privada son direcciones IP públicas en uso en otra red, el ruteador posee una tabla de traducciones en donde se especifica el reemplazo de éstas con una única dirección IP pública. Así se evitan los conflictos de direcciones entre las distintas redes.