| Artículos | 01 OCT 2001

A Nivel 4 (y más)

Más allá del Nivel 3 de Red, la conmutación de Nivel 4 a 7 añade inteligencia a la red, ayudando a priorizar el tráfico y a controlar los flujos en función de la aplicación, así como a reforzar la seguridad del entorno. Muy especialmente, este tipo de conmutación está indicado para balancear las cargas entre servidores.

Si allá por 1995 la estrella del networking era la conmutación de Nivel 2, que ayudó a descongestionar los ya sobrecargados segmentos de red, un tiempo después los usuarios empezaron a conocer las ventajas de la conmutación de Nivel 3. Esta entonces novedosa tecnología integraba la conmutación clásica basada en direcciones MAC con las funciones de direccionamiento de red propias del routing, que actúan en el Nivel 3 del modelo OSI para incrementar el rendimiento del tráfico entre subredes: el clásico modelo 80/20 (80% de tráfico local y 20% de tráfico hacia fuera de la subred local) se estaba invirtiendo peligrosamente.
Ahora se trata de mucho más: añadir “inteligencia” a la “fuerza bruta” que aporta la conmutación de alta velocidad. Las nuevas técnicas de conmutación de Nivel 4 optimizan las comunicaciones entre servidores y clientes decidiendo de un modo inteligente dónde enviar el tráfico en función de la aplicación de que se trate.
La calidad de servicio (QoS) y el rendimiento de extremo a extremo requiere equilibrar prudentemente la capacidad de todos los elementos de la red a fin de asegurar un tráfico fluido de datos entre clientes y servidores. En este sentido, los conmutadores de Nivel 2 y 3 cumplen un papel esencial en lo que se refiere a las importantes cuestiones de la capacidad y el ancho de banda, pero es posible que estas ventajas no sean suficientes. Es aquí donde entra en juego la conmutación de Nivel 4, que ayuda a balancear cargas entre servidores y a priorizar el tráfico en función de la información de sesión y aplicación.

MUCHO MAS QUE FUERZA BRUTA
En sí, el nombre de conmutadores de Nivel 4 como son generalmente conocidos estos equipos es equívoco. Estos productos pueden tomar decisiones de envío en función de la información relativa a cualquier capa OSI de 4 a 7, dependiendo del producto en concreto de que se trate. De hecho, algunos de estos llamados conmutadores de Nivel 4 incluso monitorizan el estado de las sesiones individuales desde el comienzo al final, como si se tratase de un cortafuegos.
La conmutación de Nivel 4 extiende hasta los servidores y aplicaciones el rendimiento y las capacidades de gestión de tráfico propios de los conmutadores de Nivel 2 y 3. Para ello, utiliza la información contenida en las cabeceras de paquetes de Nivel 3 y 4 (número de puertos TCP/UDP -User Datagram Protocol-, bits SYN/FIN que marcan el comienzo y el final de las sesiones de aplicación y direcciones de destino/fuente IP) para identificar sesiones de tráfico por aplicación. En otras palabras, mientras los routers toman decisiones de envío de paquetes en función del rendimiento y disponibilidad de los nodos o enlaces de la red, los conmutadores de Nivel 4 efectúan sus decisiones de envío en función de la información relativa a los niveles de aplicación y sesión.
De este modo, los usuarios pueden ser conmutados al servidor más adecuado de acuerdo a una gran variedad de criterios. Por tanto, resulta una técnica ideal para equilibrar cargas o tráficos entre varios servidores, lo que permite a las empresas no sólo soportar adecuadamente aplicaciones críticas como las de comercio electrónico, sino también estar preparadas para afrontar las necesidades de escalabilidad y optimizar el rendimiento global de la red. Una configuración típica al respecto contaría con un conmutador de Nivel 4 situado en frente de un cluster de servidores que soporten una determinada aplicación. Cuando un cliente hace una petición de dicha aplicación, el conmutador determina el servidor que debe tratarla, por lo general en función de las cargas que estén soportando en ese momento cada uno de ellos. Una vez que se toma la decisión de envío, el conmutador enlaza esa sesión con el servidor designado.

CALIDAD Y SERVICIO
Pero, además, este tipo de conmutadores, con múltiples interfaces Fast Ethernet y Gigabit Ethernet, proporciona otras muchas prestaciones, como designar y priorizar tráfico en función de la aplicación, y, situados frente a servidores, como disponen de la información relativa a las sesiones de aplicación y a los permisos de usuario, se convierten en una plataforma ideal para prevenir accesos no autorizados. Así, por ejemplo, se puede dar prioridad al tráfico de aplicaciones de tipo SAP R/3 sobre el tráfico Internet cuando no es crítico, y se puede reservar el ancho de banda para aplicaciones sensibles al tiempo, como la voz y el vídeo. Asimismo, se pueden aplicar reglas de seguridad a niveles mucho mayores, de forma que los hackers no puedan entrar en la red con una simple dirección IP.
Todas estas prestaciones contribuirán a que las redes estén cada vez más orientadas a servicios, más allá de su papel como simples infraestructuras para transmitir datos. Los servicios que puedan soportar los conmutadores dependerán del nivel de su capacidad para identificar aplicaciones, que es lo que verdaderamente diferencia a los diversos fabricantes.


Balanceo de cargas de servidores
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Con la conmutación de Nivel 4, las conexiones pueden ser destinadas a servidores reales para satisfacer criterios especificados, tales como tener un número igual de conexiones en cada servidor o sopesar tráfico en virtud de las diferentes capacidades de los servidores.
Una cuestión clave en todo este proceso es cómo determinar el servidor con mayor disponibilidad para el tráfico enviado. Actualmente existen varios métodos para tomar decisiones respecto del equilibrio de cargas. Dependiendo de la capacidad de equilibrio de carga deseada, los conmutadores de Nivel 4 pueden distribuir sesiones de aplicación entre servidores mediante diferentes técnicas que van desde weighted round robin a weighted least connection, measured round-trip delay o feedback de bucle cerrado.


NIVEL 4
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Los conmutadores de Nivel 4 utiliza información procedente de las cabeceras de los paquetes para tomar decisiones inteligentes sobre dónde enviar los datos. Esto ayuda a acelerar los accesos a los recursos en grandes entornos donde las aplicaciones pueden estar distribuidos entre varios servidores.

1- El cliente pide acceso a una aplicación.
2- El conmutador de Nivel 4 recibe la petición, identifica el paquete y determina el servidor que ha de tratar la respuesta.
3- El conmutador vincula una sesión a una dirección IP específica.
4- Todos los paquetes posteriores son remapeados y enviados del cliente al servidor hasta que el conmutador vea el paquete de fin de sesión.

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