Sept 1995

Las Redes Internas

por el Equipo Técnico de la RIU

La primera etapa de la Red de Interconexión Universitaria contempla la
implementación de un troncal nacional que llegue a todas las
universidades nacionales mediante un enlace de, por lo menos, 64
kilobits por segundo e instalar allí un ruteador para recibir ese
enlace. Además se planea complementar esa instalación con un servidor
que será utilizado para controlar la red, concentrar correo electrónico
e implementar servicios de información. En el marco del proyecto RIU
cada universidad es responsable de su red interna. La red interna es la
infraestructura

(cableado, dispositivos auxiliares) a la cual se conectan las
computadoras. A riesgo de ser obvios, conviene recalcar que el enlace
comienza a ser cobrado cuando es instalado, por lo tanto mientas más
avanzada esté la red interna de una universidad en el instante de la
instalación del enlace, menor será el desperdicio de este recurso. En
este artículo pretendemos pasar una ligera revista a las alternativas de
conexión interna de una universidad.

En principio vale repetir una vez más eso de que Internet es una red de
redes. En rigor se podría decir que Internet es una red de redes de
redes de redes de redes .... Esto no sólo tiene un significado técnico
sino también organizativo. Nótese, por ejemplo, que la RIU no pretende
brindar directamente una solución a todos los (potenciales) usuarios de
todas las universidades; en su lugar se plantea la conexión de las
universidades, confiantes de que éstas sabrán acercar una solución a sus
miembros. Este enfoque bien que puede ser replicado en cada universidad,
implementando una infraestructura que interconecte a las facultades e
institutos, delegando a éstas la solución para el usuario final. También
merece observarse que, de la misma manera que la RIU es un vehículo de
integración de las universidades nacionales y no una mera vía de acceso
a las bondades que Internet provee en el exterior, la red interna de
cada universidad debe ser vista como un medio de integración dentro de
cada universidad, permitiéndoles el acceso a información de las
bibliotecas, agilizar procedimientos burocráticos internos y compartir
recursos costosos como impresoras color, lectoras de cd-rom, etc.

Cada universidad deberá fijar una estrategia en la que se ecuacionen los
recursos disponibles con la demanda por estos servicios de cada una de
sus unidades y la distribución geográfica de éstas. La red de
capilaridad más fina que llega hasta cada computadora es lo que llamamos
red local. Una red local se caracteriza por dar conectividad física a
altas velocidades entre todas las computadoras que alcanza. En general
limitaciones físicas, de desempeño y organizativas impiden que la red
interna de una universidad se circunscriba a una única red local; no
obstante, en universidades pequeñas es factible considerar la
posibilidad de implementar la red interna con una única red local
conectada directamente al ruteador. Limitaciones físicas porque los
cables utilizados en redes locales están sujetos a fuertes restricciones
de longitud; limitaciones de desempeño porque conforme aumenta la
cantidad de máquinas conectadas a una red local, se degrada su
desempeño; restricciones organizativas porque se puede tornar difícil
implementar y mantener una red local cuyas computadoras no pertenezcan a
una única administración (en el sentido burocrático del término).

Por lo general, el diseño de una red interna de una universidad es el
diseño de una infraestrucutura que interconecte las redes locales de
cada una de sus dependencias. Cada universidad tiene características que
la distinguen del resto. Analizamos aquí alternativas para cuatro
universidades ideales, confiamos que en la práctica la realidad de cada
universidad es una combinación de estos cuatro esquemas. Los cuatro
esquemas son:

* la universidad sólo ocupa un edificio; 
* la universidad se distribuye a lo largo y ancho de un campus; 
* la universidad se distribuye en varios edificios en una misma ciudad; 
* la universidad se distribuye en varias ciudades.

Universidad contenida en un edificio

Esta universidad goza de las ventajas tener un radio de dispersión acotado a centenas de metros,
un espacio físico conexo (siempre es posible ir de un lado al otro sin salir del espacio de su
propiedad) y la posibilidad de llevar un cable de un punto a otro sin salir a la intemperie.

Subdividamos este caso en dos:

• las dimensiones del edificio, la cantidad de usuarios de la red y la complejidad administrativa
de la universidad permiten la implementación de una única red local;

• alguna de las condiciones anteriores no se cumple, haciéndose necesaria la implementación de una infraestructura que conecte las redes locales.

Una red local

Las alternativas que se disponen en cuanto a cableado son par trenzado,
coaxil fino y coaxil grueso. Comencemos por el primero; idealmente este
cableado tendría que recorrer el edificio por canales y que, de la misma
forma que una oficina tiene un tomacorriente para enchufar aparatos
eléctricos y una ficha para conectar el teléfono, exista una ficha (más
precisamente una ficha RJ45) a la cual se pueda conectar una computadora
a la red 1 . Todos estos cables deberían llegar a un panel, que en la
jerga denominamos patchera, que permite conectar cada puesto a una boca
del concentrador (o hub) de forma parecida al trabajo de las antiguas
telefonistas.

El coaxil fino es desaconsejable para una interconexión de varias
oficinas. El principal inconveniente es que si por accidente alguien
abre la red (o retuerce mucho el cable de forma que se quiebre o se
produzca un cortocircuito), deja fuera de la red a la totalidad de los
usuarios. No obstante todo, merece aclararse que ésta es la tecnología
más barata para la implementación de redes locales, aunque muchas veces
este costo termine pagándose con inconvenientes para los usuarios y
dolores de cabeza para los administradores de la red.

El coaxil grueso fue deliberadamente dejado para el final porque nos
pone en la antesala del siguiente subcaso. Este cable es grueso, pesado
y difícil de manipular, por lo cual conviene que no sea el medio físico
que llega directamente a cada computadora. Su uso es más apropiado como
troncal que lleva la red a distintos puntos de distribución. Máxime
teniendo en cuenta que sus restricciones de longitud son tres veces más
holgadas a las del par trenzado. La figura 1 esquematiza un coaxil
grueso al cual se le conectan varios hubs, este esquema podría
implementarse como un coaxil que pasa por todos los pisos de un edificio
por un montante, en cada piso un transceiver es colocado para conectar
el hub de ese piso al coaxil grueso.

Varias redes locales

Supongamos que por alguno de los motivos enumerados se decidió dividir
la red interna de la universidad en varias redes locales
interconectadas. El problema ahora es diseñar la red que les dará
interconexión.

Dadas las ventajas de esta universidad (bajo radio de dispersión,
prescindibilidad de cableados a la intemperie) es altamente recomendable
implementar la interconexión de las redes locales con la mismas
tecnologías de alta velocidad. Una posible alternativa consiste en
implementar una espina dorsal de coaxil, a la cual cada red se conecta
por medio de un bridge o de un router (figura 1). Otra opción es que es
esta espina dorsal esté centralizada en un hub de par trenzado o fibra
óptica (figura 2).

Si el único objetivo de la división de redes locales es evitar la
degradación de la red por el crecimiento del número de máquinas, los
bridges cumplen con el cometido. Cuando, además, se quiere dar mayor
autonomía administrativa a cada una de las redes locales, los routers
hacen menor la dependencia de una administración central de la red.

Con respecto a la división en redes de tamaño menor vale hacer una
aclaración. El esquema presentado sólo será util si el tráfico dentro de
cada una de las redes es sensiblemente mayor al tráfico entre redes.
Como caso contrario analicemos el siguiente ejemplo: si en el esbozo de
la figura 1 todo el uso de la red pasa por la utilización del servidor
que está en la red 2, entonces la introducción de routers o bridges no
alivia la congestión en la red 2, ni en el backbone, aunque sí lo haga
en las redes 1 y 3. Si los servicios del servidor no pueden ser
distribuidos en varios servidores en distintas redes, entonces no queda
otra opción para disminuir la congestión en la red 2 que colocar el
servidor en una red de 100 o 155 Mbps. Para disminuir la congestión en
el backbone se puede implementar éste con un switch. Estos artefactos
poseen tecnologías propietarias que dificultan su conceptualización, de
todas formas la idea básica es permitir la interconexión de varias redes
locales de manera que el tráfico entre dos redes cualequiera no se vea
obstaculizado por el tráfico simultámeo entre otras redes.

Los bridges y routers son dispositivos especializados para cumplir su
función, los primeros son generalmente más baratos que los últimos. Un
router de bajo costo puede implementarse con una computadora personal,
dos placas de red y algún software de dominio público como Linux,
FreeBSD, KA9Q o PC-Route. La ventaja de utilizar algún dialecto de UNIX,
como Linux o FreeBSD, es que permiten que la computadora personal,
además de realizar las funciones del router, sea servidora de servicios
tales como correo electrónico, FTP, Gopher y Web. Estos routers caseros
parecen la panacea: por el precio de una computadora personal se tendría
un router y un servidor; vale advertir que los routers especializados
son más confiables y exigen menos horas-hombre para su administración y
mantenimiento.

Universidad contenida en un campus

La principal diferencia de esta universidad con la anterior es la
necesidad de interconectar edificios separados, lo que obliga
instalaciones más costosas en el cableado, por causa de la (potencial)
exposición a la intemperie. Se debe tener en cuenta la exposición a una
diversidad de agentes (como tormentas eléctricas, humedad, roedores,
crecimiento de árboles, caídas de árboles o ramas, etc.).

De todas formas se retienen las ventajas que significan una dispersión
acotada y el hecho de tener un espacio físico conexo. En un campus chico
es totalmente posible la implementación de una espina dorsal de coaxil
grueso (figura 1), eventualmente un repetidor puede ser necesario para
aumentar la longitud de la espina dorsal. Para un campus mayor hay que
pensar soluciones basadas en concentradores de fibra óptica (figura 2) o
enlaces radiales, analizados en la siguiente sección.

Una alternativa a la fibra óptica es la implementación de conexiones
punto a punto con cables de cobre de dos o cuatro hilos. Existen modems
que se comunican ente sí siguiendo una norma propietaria que permiten
hacer pasar hasta dos megabits por segundo por un cable de cuatro hilos
de una longitud máxima de veinte kilómetros, siempre y cuando el cable
no pase por ninguna central telefónica.

Universidad con distribución metropolitana

Con respecto al escenario anterior, tenemos ahora una universidad cuyos
edificios no pueden ser conectados con un cable sin invadir espacios
ajenos, razón por la cual se debe contratar un enlace a algún proveedor
o sino caer en alguna variante de transmisión inalámbrica.

Si vamos a contratar un enlace a algún proveedor tenemos la opción de
pedir un enlace analógico, y dejar la digitalización a cargo nuestro, o
bien pedir un enlace digital. En el último caso el proveedor tiene la
responsabilidad de garantizarnos un ancho de banda fijo, en el anterior
el desempeño dependerá de la calidad de la línea y de los modems que se
coloquen en los extremos del enlace. En cualquiera de los dos casos el
proveedor cobrará una tarifa por la instalación del enlace una única vez
y un costo fijo mensual, en concepto de alquiler. Además, muy
probablemente exigirá la firma de un contrato en el cual el cliente se
comprometa a alquilar el enlace durante un tiempo, teniendo que pagar
multas por una recisión anticipada del contrato.

No necesariamente el enlace digital debe ser un enlace dedicado, en
algunas regiones del país ya es posible contratar enlaces digitales
permanentes frame relay. El precio de estos enlaces debería ser más bajo
que el de un enlace dedicado. Esta tecnología de redes de conmutación de
paquetes permite la posibilidad de contratar un circuito permanente con
un piso de ancho de banda llamado CIR (Commited Interchange Rate).

Una forma de virtualmente eliminar los gasto fijos por mes, a expensas
de un costo inicial mayor, es el uso de los llamados enlaces radiales
spread spectrum . Con esta tecnología se puede alcanzar un ancho de
banda de hasta dos megabits por segundo. Dependiendo de las antenas y
del campo visual pueden cubrirse distancias de hasta cincuenta
kilómetros. El gasto fijo se origina en la adquisición del equipamiento
y la instalación de las antenas. Existen conexiones punto a punto y
punto - multipunto. Existe una gama de soluciones integradas para
transmisión de datos con interfaces digitales de varias normas (V.35,
RS-442/RS-449), también hay marcas que ofrecen una integración con
bridges para interconexión inalámbrica de redes locales.

Universidad distribuida por varias ciudades

Las grandes distancias a cubrir, características de esta universidad,
dejan de lado los enlaces radiales (por lo menos a costos razonables)
puesto que se precisaría una cantidad de repetidoras intermedias,
obligándonos a contratar el servicio a un proveedor. Como novedad
tenemos que las grandes distancias compensan la inversión en un enlace
satélital. Por otro lado la transmisión satelital es, muy probablemente,
la única forma de llegar a lugares muy alejadas de los principales
centros urbanas. Existen dos modalidades de transmisión vía satélite.
Una es la llamada SCPC (Single Carrier Per Channel), en esta modalidad
se posee un enlace dedicado punto a punto con un ancho de banda fijo.
Como alternativa más económica se tiene la modalidad VSAT (Very Small
Aperture Terminal). En esta modalidad el sistema tiene una topología de
estrella, en el centro esta el hub master y la antena principal y en las
extremidades las antenas secundarias conectadas a una unidad que es la
que brinda la interfaz digital a la cual conectar el equipamiento. El
servicio VSAT no garantiza un ancho de banda, en realidad hay un ancho
de banda que se disputa entre todas las antenas siguiendo un esquema
denominado ALOHA. el riesgo obvio es que el proveedor venda demasiados
accesos y, por consiguiente, que el ancho de banda se sobrecargue. La

transmisión satelital puede ser efectuada en banda C o en banda KU. La
última es más económica y más poderosa pero, en compensación, es más
propensa a sufrir interferencias por lluvias torrenciales.

Conclusión

Hemos presentado una primera aproximación abstracta al problema de las
redes internas de las universidades, en próximos números de En Línea
esperamos enriquecer este debate con las experiencias concretas de cada
universidad. Así veremos como se agregan a este análisis factores tales
como presencia de un cerro en inmediaciones de la ciudad, convenios con
otras instituciones que tienen que resolver problemas similares de forma
de dividir costos, etc.