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¿Cómo se fabrica un Enrutador?

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Hola y bienvenido a nuestro blog de las telecomunicaciones. Durante esta sesión seguiremos aprendiendo un poco más del software para simulación de redes llamado GNS3, solo que, como te habrás dado cuenta, mucho hemos hablado sobre simulador de enrutadores y poco sobre los enrutadores en sí.

Entonces habrá que preguntar ¿Cómo funciona un enrutador? ¿Cómo se construyen? incluso ¿Cómo se ven?

¿Cómo funciona un enrutador?

La primera función de un enrutador, la más básica, es, como ya hemos indicado, saber si el destinatario de un paquete de información está en nuestra propia red o en una remota. Para determinarlo, el enrutador utiliza un mecanismo llamado “máscara de subred”. La máscara de subred es parecida a una dirección IP (la identificación única de un ordenador en una red de ordenadores, algo así como su nombre y apellido) y determina a que grupo de ordenadores pertenece uno en concreto. Si la máscara de subred de un paquete de información enviado no se corresponde a la red de ordenadores de por ejemplo, nuestra oficina, el enrutador determinará, lógicamente que el destino de ese paquete está en alguna otra red.

A diferencia de un Concentrador o un conmutador del tipo capa 2, un enrutador inspecciona cada paquete de información para tomar decisiones a la hora de encaminarlo a un lugar a otro. Un conmutador del tipo “capa 3” si tiene también esta funcionalidad.

Cada PC conectado a una red (bien sea una local o a la red de redes – Internet-) tiene lo que llamamos una tarjeta de red. La tarjeta de red gestiona la entrada salida de información y tiene una identificación propia llamada identificación MAC. A esta identificación MAC la podríamos llamar identificación física, sería como las coordenadas terrestres de nuestra casa. Es única, real y exacta. A esta identificación física le podemos asociar una identificación lógica, la llamada IP. Siguiendo con el ejemplo de la casa, la identificación física (MAC) serían sus coordenadas terrestres, y su identificación lógica sería su dirección (Calle Pepe nº3). La identificación lógica podría cambiar con el tiempo (por ejemplo si cambian de nombre a la calle) pero la identificación física no cambia.

¿Cómo se construyen?

Quizá parezcan algo diferente, pero en realidad, los enrutadores mucho se parecen a nuestras computadoras, tienen componentes internos similares, entre los cuales tenemos los siguientes.

CPU: La unidad central de procesamiento. (CPU) ejecuta las instrucciones del sistema operativo. Estas funciones incluyen la inicialización del sistema, las funciones de enrutamiento y el control de la interfaz de red. La CPU es un microprocesador. Los grandes enrutadores pueden tener varias CPU.

RAM: La memoria de acceso aleatorio (RAM) se usa para la información de las tablas de enrutamiento, el caché de conmutación rápida, la configuración actual y las colas de paquetes. En la mayoría de los enrutadores, la RAM proporciona espacio de tiempo de ejecución para el software IOS de Cisco y sus subsistemas. El contenido de la RAM se pierde cuando se apaga la unidad. En general, la RAM es una memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM) y puede actualizarse agregando más Módulos de memoria en línea doble (DIMM).

Memoria flash: La memoria flash se utiliza para almacenar una imagen completa del software IOS de Cisco. Normalmente el enrutador adquiere el IOS por defecto de la memoria flash. Estas imágenes pueden actualizarse cargando una nueva imagen en la memoria flash. El IOS puede estar comprimido o no. En la mayoría de los enrutadores, una copia ejecutable del IOS se transfiere a la RAM durante el proceso de arranque. En otros enrutadores, el IOS puede ejecutarse directamente desde la memoria flash. Agregando o reemplazando los Módulos de memoria en línea simples flash (SIMMs) o las tarjetas PCMCIA se puede actualizar la cantidad de memoria flash.

NVRAM: La memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM) se utiliza para guardar la configuración de inicio. En algunos dispositivos, la NVRAM se implementa utilizando distintas memorias de solo lectura programables, que se pueden borrar electrónicamente (EEPROM). En otros dispositivos, se implementa en el mismo dispositivo de memoria flash desde donde se cargó el código de arranque. En cualquiera de los casos, estos dispositivos retienen sus contenidos cuando se apaga la unidad.

Buses: La mayoría de los enrutadores contienen un bus de sistema y un bus de CPU. El bus de sistema se usa para la comunicación entre la CPU y las interfaces y/o ranuras de expansión. Este bus transfiere los paquetes hacia y desde las interfaces.

La CPU usa el bus para tener acceso a los componentes desde el almacenamiento del enrutador. Este bus transfiere las instrucciones y los datos hacia o desde las direcciones de memoria especificadas.

ROM: La memoria de solo lectura (ROM) se utiliza para almacenar de forma permanente el código de diagnóstico de inicio (Monitor de ROM). Las tareas principales de la ROM son el diagnóstico del hardware durante el arranque del enrutador y la carga del software IOS de Cisco desde la memoria flash a la RAM. Algunos enrutadores también tienen una versión más básica del IOS que puede usarse como fuente alternativa de arranque. Las memorias ROM no se pueden borrar. Sólo pueden actualizarse reemplazando los chips de ROM en los tomas.

Interfaces: Las interfaces son las conexiones de los enrutadores con el exterior. Los tres tipos de interfaces son la red de área local (LAN), la red de área amplia (WAN) y la Consola/AUX. Las interfaces LAN generalmente constan de uno de los distintos tipos de Ethernet o Token Ring. Estas interfaces tienen chips controladores que proporcionan la lógica necesaria para conectar el sistema a los medios. Las interfaces LAN pueden ser configuraciones fijas o modulares.

Las interfaces WAN incluyen la Unidad de servicio de canal (CSU) integrada, la RDSI y la serial. Al igual que las interfaces LAN, las interfaces WAN también cuentan con chips controladores para las interfaces. Las interfaces WAN pueden ser de configuraciones fijas o modulares.

Los puertos de Consola/AUX son puertos seriales que se utilizan principalmente para la configuración inicial del enrutador. Estos puertos no son puertos de networking. Se usan para realizar sesiones terminales desde los puertos de comunicación del computador o a través de un módem.

Fuente de alimentación: La fuente de alimentación brinda la energía necesaria para operar los componentes internos. Los enrutadores de mayor tamaño pueden contar con varias fuentes de alimentación o fuentes modulares. En algunos de los enrutadores de menor tamaño, la fuente de alimentación puede ser externa al enrutador.

¿Cómo se ven los enrutadores?

¿Alguna vez has visto tu computadora por dentro? Si lo has hecho, entonces ver un enrutador por dentro no te será ninguna sorpresa. Estos dos dispositivos electrónicos comparten muchos de sus componentes como lo pudiste leer hace unos momentos, en la siguiente imagen puedes ver el interior de un enrutador Cisco modelo 1900

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Como puedes ver se parece mucho a la tarjeta madre de una computadora y su diseño tiene ciertamente objetivos muy parecidos, como ahorrar espacio y minimizar problemas como el calentamiento.

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En la image: Cisco Gigabit Switch Router (GSR) Performance Route Processor (PRP2).

Sin embargo no será muy común observar estos dispositivos por dentro, así su apariencia física te será más común con la forma en que se ve su gabinete.

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Por ejemplo en la imagen se ve el enrutador cisco de la familia 7600 el modelo 7609. Fotografia por Affan Basalamah

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