ALGORITMOS PARA ENCRIPTACIÓN DE DATOS

ALGORITMOS PARA ENCRIPTACIÓN DE DATOS

Vega Lebrún Carlos
Arvizu Gutiérrez Diego
García Santillán Arturo

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2.3 Redes de comunicación de datos

Existe un conjunto de redes que permiten la transmisión de datos en tiempo real. Algunas de ellas son un desarrollo totalmente nuevo, otras son la adaptación de redes en uso para admitir canales para transmisión de audio y vídeo. Incluso se transmite información multimedia en redes no especialmente preparadas como por ejemplo Ethernet.

Aunque el concepto de red para LAN se refiere claramente a los niveles físicos y de acceso al medio, en el contexto de las WAN está menos claro ya que proporcionan un conjunto de servicios y funciones. Estos suelen incluir niveles de red y de enlace. Haciendo un estudio de las distintas tecnologías de red en función de los siguientes parámetros:

- Ancho de banda. Al menos 1.4 Mbps (tomando cómo referencia la transmisión Multimedia)

- Retraso de transmisión. Un máximo de 10 a 15 ms (aunque puede ser mayor si no hay ningún salto)

- Comunicación multipunto: Ver si la red incorpora funciones de multicasting. En redes de tipo broadcast esto no es ningún problema.

- Fiabilidad: Control de errores y mecanismos de recuperación en la red.

2.3.1 Ethernet

Ethernet, es la red de área local más utilizada actualmente. Su ancho de banda de 10 Mbps., permite varios canales de voz/datos/vídeo. El inconveniente, es el método no determinista de acceso a la red (CSMACD).

Con altas cargas en la red no hay control sobre el tiempo de acceso a la red o el ancho de banda disponible. Sin embargo, muchas aplicaciones multimedia usan Ethernet como su mecanismo de transporte, generalmente en un entorno controlado y protegido.

Evaluación: Ethernet no es adecuada debido a su retraso no determinista, sin embargo se puede utilizar teniendo poco canales debido a su gran ancho de banda.

2.3.2 Iso - Ethernet

Es una red híbrida que integra una Ethernet estándar de 10 Mbps con

6.144 Mbps de ancho de banda isócrono (RDSI), ofreciendo un total de 16 Mbps. Proporciona 96 canales RDSIB de 64-Kbps utilizando el

mismo cable que la Ethernet a 10 Mbps, con lo cual tiene poco costo de integrarlo con los cableados actuales.

Evaluación: Esta red es una solución destinada a aprovechar los recursos existentes. Proporciona tráfico isócrono. La estructura de los canales parecida a RDSI permite la transmisión de audio o vídeo H.261, pero no permite la transmisión de vídeo de alta calidad.

2.3.3 Token Ring

Token Ring está mejor preparada para la transmisión multimedia. Una razón es su ancho de banda de 16 Mbps. Más importante es la disponibilidad de prioridades y su acceso determinista. Se pueden usar la alta prioridad para datos en tiempo real y la baja para datos normales.

Los retrasos dependen del número de estaciones conectadas, la carga y el tamaño del paquete. En general si se trabaja en un entorno en el que no hay muchas estaciones y el paquete se escoge de un tamaño bajo (64 a 128 bytes) se pueden asegurar retraso de cómo máximo 10 ms.

De hecho existen algoritmos que pueden determinar en estas redes el peor retraso.

Evaluación : Proporciona el suficiente ancho de banda para un número limitado de canales multimedia. Se puede garantizar el retraso si se utiliza un esquema de acceso y prioridades definidos. También permite multicasting.

2.3.4 100Base-T

Esta red es una simple evolución de Ethernet ampliando su velocidad a 100 Mbps.

2.3.5 IEEE 802.12 (100-Mbps Demand Priority LAN)

Este nuevo protocolo de red está pensado para satisfacer las necesidades de los nuevos entornos de red. Se busca la posibilidad de enviar vídeo y audio en tiempo real utilizando la red.

Es una LAN de 100 Mbps de ancho de banda con prioridades. El objetivo de este protocolo es poder sustituir los protocolos 802.3 y

802.5. De hecho mantiene el LLC de estos protocolos y el MAC es compatible con estos dos. Se definen dos niveles de prioridad en las tramas, el más alto con el objetivo de la transmisión multimedia. El protocolo es determinista ya quien gestiona la red es el repetidor y lo hace por medio de un mecanismo round-robin con dos prioridades.

Con este protocolo se puede calcular y garantizar los tiempos de retraso para un tamaño máximo de paquete y un número de estaciones conectadas. Por ejemplo, la transmisión de un paquete de 4-Kbytes es de 0.3 ms. Así, incluso cuando hubiese 30 estaciones conectadas y todas ellas hicieran peticiones para enviar, el retraso de acceso es menor de 10 ms.

Evaluación: Esta red es adecuada para transmisión multimedia. Si se configura la red de forma adecuada y se limita el tamaño del paquete se pueden asegurar que los retrasos de transmisión estarán asegurados.

Su alto ancho de banda también lo hacen adecuado para la transmisión multimedia de calidad.

2.3.6 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

En principio la red FDDI es una Token-Ring rápida. Este ancho de banda alto permite una comunicación multimedia. Además FDDI soporta una clase de tráfico síncrono, que permite tráfico con un retraso limitado, configurable en tiempo de inicialización del anillo.

Desafortunadamente, al configurar un retraso demasiado bajo reduce la utilización del ancho de banda. Prácticamente, el límite de retraso está entre 5 y 50 ms.

Evaluación: FDDI soporta la transmisión multimedia aceptablemente bien, gracias a su elevado ancho de banda, su clase de tráfico síncrono y el multicasting disponible.

2.3.7 FDDI-II (Fiber Distributed Data Interface)

Para evitar los problemas del FDDI aparece FDDI-II que está basado en un protocolo slotted-ring. Permite capacidades isócronas usando slots de tiempo pre-asignados a una tasa de 8-khz.

Evaluación: Esta red proporciona canales con retraso del orden de milisegundos. El ancho de banda es suficiente y el multicasting está disponible.

2.3.8 X-25

En Europa la mayoría de servicios que utilizan conmutación de paquetes utilizan como red X-25, que permite la transferencia fiable de datos sobre enlaces de baja velocidad y fiabilidad. Su control de flujo y mecanismo de recuperación de errores provoca retrasos incontrolables.

Evaluación: X-25 no sirve para la transmisión multimedia.

2.3.9 Frame Relay

Frame Relay fue desarrollado para superar las limitaciones de X-25 para un entorno de transmisión de alta velocidad. Usa la trama LAP-D (Link Access Procedure Direct) con un identificador de 19 bit para encaminamiento. Los paquetes están limitados a un máximo de 4 Kb.

El protocolo Frame Relay no proporciona control de errores y mecanismo de control de flujo. Esto significa que por parte del protocolo no hay ningún mecanismo que afecte negativamente la transferencia. Por otro lado, los conmutadores si que introducen un retraso que depende de la carga, la velocidad de la línea y el tamaño de trama. Frame Relay se puede utilizar de dos formas: La más frecuente como un protocolo simple sobre línea dedicada. En este caso no se introduce ningún tipo de retraso. Sobre redes conmutadas, en este caso el retraso vendrá dado por los conmutadores. Además el direccionamiento está limitado a 10 bit. Por lo tanto no se espera que se convierta en la red universal multimedia.

Evaluación: Frame Relay es un protocolo de nivel 2 que no añade retrasos. El protocolo en si es adecuado para la transmisión en tiempo real, pero solo si se usa en líneas dedicadas ya que en redes conmutadas el retraso no es determinista.

2.3.10 RDSI (Red digital de servicios integrados)

La Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) fue diseñada para soportar una gran variedad de servicios, como datos, voz, fax o vídeo.

Esta construido sobre canales síncronos de 64-kbps, que se pueden usar con tráfico CBO (continuous bit-stream oriented) o CBR (constant bit-rate).

La única desventaja de esta red es su ancho de banda limitado. Para construir un ancho de banda alto hay que utilizar varios canales, y estos canales pueden seguir distintas rutas por lo que requieren una sincronización en el receptor. Utilizando tráfico CBO el retraso es constante y pequeño. Pero en el caso de transmisión de paquetes existe un retraso debido al limitado ancho de banda. Este dependerá del tamaño del paquete.

Evaluación: En general RDSI es la única WAN ampliamente disponible en Europa que soporta bien la transmisión multimedia. Falta la posibilidad de multicast.

2.3.11 ATM (Modo de Transferencia Asíncrona)

ATM es la mejor tecnología para transmisión en tiempo real. ATM es una arquitectura de red basada en células, que permite la multiplexación y conmutación de paquetes. La ITU ha declarado ATM como la tecnología base para la red pública B-ISDN. La red define tres niveles:

- Nivel físico. Se han definido distintos medios de transmisión como fibra óptica a 155 Mbps, o 100-Mbps FDDI para ATM de área local, además de otras opciones. Actualmente las interfaces a ATM han evolucionado hasta 622 Mbps o incluso 2.4 Gbps.

- Nivel ATM. El nivel ATM es una capa independiente para la conmutación y el multiplexado de los paquetes. Se define la estructura de las células como contenedores de información de 53 octetos (5 octetos para cabecera más 48 de datos). El encaminado se basa en los identificadores de circuito virtual VCI (virtual circuit identifiers) y los identificadores de camino virtual VPI (virtual path identifiers). Además ATM es una red orientada a la conexión. Debido al pequeño tamaño de las células ATM, la alta velocidad de los enlaces, y la velocidad de conmutación de los nodos, ATM proporciona una latencia mínima.

- Nivel de adaptación ATM (AAL). Este nivel esta diseñado como puente entre el nivel ATM y de aplicación

Calidad de servicio: En la petición de establecimiento de conexión se especifica la calidad de servicio requerida, que contiene parámetros como ancho de banda, retraso y fiabilidad.

Evaluación: El protocolo permite la transmisión de datos de forma determinista y tiene un ancho de banda impresionante, el necesario cómo para la transmisión de vídeo de alta calidad. ATM también proporciona comunicación multicast.

2.3.12.- Resumen de las características de las redes

La siguiente Tabla 2.1 es un resumen de las características de las distintas redes evaluadas:

* : Se refiere a los canales isócronos.

Fijo: El retraso es fijo para un canal.

Configuración: El retraso depende de la configuración de la red (tamaño de los paquetes, número de estaciones, etc. ). Se da un valor para una red configurada para que pueda asegurar una transmisión aceptable de información multimedia.

. = Red asíncrona sin control del retraso.

= Red síncrona con una variación del retraso entre 0 y un valor máximo.

0 = Red isócrona.

De la Tabla 2.1 realizada se obtiene la conclusión de que existen algunas redes que prometen un buen soporte al tráfico (por ejemplo multimedia), pero solo unas pocas están disponibles en realidad. ATM se puede configurar como una red que trabaje en tiempo real por excelencia tanto para WAN como LAN.

La diferenciación entre LAN y WAN es cada vez menor y de hecho el usuario requiere servicios de red independientes de la organización física y lógica. De hecho las nuevas redes como ATM asumen este concepto.

Debido a que la Tecnología ATM permite trabajar en tiempo real y que este trabajo comprende a redes que trabajen precisamente en tiempo real se enfocará principalmente a esta tecnología.