Diferencia entre revisiones de «Red Mesh»

De Casiopea
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Un proyecto del MIT que desarrolla "one hundred dollar laptops" para las escuelas en países en desarrollo planea utilizar establecimiento de una red de malla para crear una infraestructura robusta y barata para los estudiantes que recibirán los ordenadores portátiles. Las conexiones instantáneas hechas por las computadoras portátiles reducirían la necesidad de una infraestructura externa tal como Internet para alcanzar todas las áreas, porque un nodo conectado podría compartir la conexión con los nodos próximos. Actualmente sólo se ha implementado este sistema en un país entero en todo el mundo. A través del Plan Ceibal, Uruguay ha hecho posible el sueño de miles de sus niños entregando una laptop a cada uno de ellos.
Un proyecto del MIT que desarrolla "one hundred dollar laptops" para las escuelas en países en desarrollo planea utilizar establecimiento de una red de malla para crear una infraestructura robusta y barata para los estudiantes que recibirán los ordenadores portátiles. Las conexiones instantáneas hechas por las computadoras portátiles reducirían la necesidad de una infraestructura externa tal como Internet para alcanzar todas las áreas, porque un nodo conectado podría compartir la conexión con los nodos próximos. Actualmente sólo se ha implementado este sistema en un país entero en todo el mundo. A través del Plan Ceibal, Uruguay ha hecho posible el sueño de miles de sus niños entregando una laptop a cada uno de ellos.
Éstas corresponden a un programa originalmente pensado en Estados Unidos conocido como One Laptop Per Child (OLPC).
Éstas corresponden a un programa originalmente pensado en Estados Unidos conocido como One Laptop Per Child (OLPC).
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=Diagrama Red Mesh Inalambrica
[[Archivo:Diagrama red mesh1.jpg|right|790px]]

Revisión del 22:20 27 jun 2011



TítuloEstudio preliminar para un sistema Mesh
Tipo de ProyectoProyecto de Titulación
Palabras Clavered mesh, comunicaciones, bien público, conectividad
Período2011-2012
CarrerasDiseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property.
Alumno(s)Camilo Astudillo, Jhan Arancibia
ProfesorJuan Carlos Jeldes

Antecedentes

Casos de Estudio

  1. Aruba Networks
  2. Capital Normal University
  3. Chairsharing
  4. Digital Doorways
  5. Mall Lakewood Center
  6. Mesh Dynamics
  7. Meshlium
  8. Motataisi Living Lab
  9. Motomesh
  10. Nodalis
  11. Oleoducto Daqing
  12. Olimpiadas de Beijin
  13. Pachube: data infraestructure for the Internet of things
  14. Policia de San Diego
  15. Policia de Seattle
  16. Protocolos de Comunicación Digital
  17. Serval Project
  18. SquidBee
  19. StrixSystems

Generalidades de las redes

Topología de Red

Topologias-de-red.png

La topología de red se define como la cadena de comunicación usada por los nodos que conforman una red para comunicarse. Existen siete topologías básicas a reconocer:

  • Topología de bus
  • Topología de anillo
  • Topología de estrella
  • Topología de estrella extendida
  • Topología jerárquica (de árbol)
  • Topología de malla (mesh)


Topología de Red en Malla

Malla.png

La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.

Funcionamiento

Las redes de malla son auto ruteables. La red puede funcionar, incluso cuando un nodo desaparece o la conexión falla, ya que el resto de los nodos evitan el paso por ese punto. En consecuencia, la red malla, se transforma en una red muy confiable.

Una red con topología en malla ofrece una redundancia y fiabilidad superiores. Aunque la facilidad de solución de problemas y el aumento de la confiabilidad son ventajas muy interesantes, estas redes resultan caras de instalar, ya que utilizan mucho cableado. Por ello cobran mayor importancia en el uso de redes inalámbricas (por la no necesidad de cableado) a pesar de los inconvenientes propios del Wireless.

Ventajas

  1. Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.
  2. No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones.
  3. Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores.
  4. Si falla un cable el otro se hará cargo del trafico.
  5. No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento.
  6. Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.

Desventajas

  1. Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable, a no ser que sea inalambrica.

Topología de Red Inalámbrica

Existen dos topologías de redes inalámbricas principales:

Topología Ad-Hoc

Cada dispositivo se puede comunicar con todos los demás. Cada nodo forma parte de una red Peer to Peer o de igual a igual, para lo cual sólo vamos a necesitar el disponer de un SSID igual para todos los nodos y no sobrepasar un número razonable de dispositivos que hagan bajar el rendimiento. A más dispersión geográfica de cada nodo más dispositivos pueden formar parte de la red, aunque algunos no lleguen a verse entre si.

Topología Infraestructura

Existe un nodo central (Punto de Acceso WiFi) que sirve de enlace para todos los demás (Tarjetas de Red Wifi). Este nodo sirve para encaminar las tramas hacia una red convencional o hacia otras redes distintas. Para poder establecerse la comunicación, todos los nodos deben estar dentro de la zona de cobertura del PA (Punto de Acceso).


Red en Malla Inalámbrica o Wireless Mesh Networks

"Redes que manejan conexiones de tipo todos contra todos (p2p), capaces de actualizar y optimizar dinámicamente éstas conexiones".

Definición

Las redes inalámbricas Mesh son aquellas redes en las que se mezclan las dos topologías de las redes inalámbricas, la topología Ad-hoc y la topología infraestructura. Básicamente son redes con topología de infraestructura pero que permiten unirse a la red a dispositivos que a pesar de estar fuera del rango de cobertura de los puntos de acceso están dentro del rango de cobertura de alguna tarjeta de red que directamente o indirectamente está dentro del rango de cobertura de un punto de acceso.

Permiten que las tarjetas de red se comuniquen entre sí, independientemente del punto de acceso. Esto quiere decir que los dispositivos que actúan como tarjeta de red pueden no mandar directamente sus paquetes al punto de acceso sino que pueden pasárselos a otras tarjetas de red para que lleguen a su destino.

Para que esto sea posible es necesario el contar con un protocolo de enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos (Hops en inglés) o con un número que aún no siendo el mínimo sea suficientemente bueno. Es resistente a fallos, pues la caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red.


Un escenario típico Mesh en una zona urbana luce así, conectando mayormente antenas en techos, pero podría incluir muchas otras ubicaciones, como torres de antenas, árboles, o nodos móviles como vehiculos y laptops

Acuerdo PicoPeering

El acuerdo PicoPeering es un intento de conectar islas de redes comunitarias mediante un esqueleto mínimo de requerimientos de interconexión para un acuerdo equitativo entre usuarios. Sus principios incluyen:

  1. Tránsito gratis
  2. Comunicación abierta
  3. No hay garantías
  4. Términos de uso
  5. Adaptaciones locales

Debilidades y Limitaciones de las Redes Mesh

1. Rendimiento

El tema de la disminución del rendimiento (througput) existe en todas las redes multisalto. El rendimiento disminuye con el número de saltos de acuerdo a 1/n o 1/n2 o 1/n1/2, dependiendo del modelo (“n” es el número de saltos) que se utilice.

Rendimiento del TCP para el MAC de 802.11 en función del número de saltos (Hops)

2. Escalabilidad

Todavía son limitadas las aplicaciones de mesh en términos de número de nodos, pero algunas de las conocidas son las siguientes:

Rooftop de MIT: 4050 Berlín OLSR: cerca de 4000 CUWin: cerca de 500 Dharamsala: > 50 En las implementaciones comerciales (¿200 nodos?,¿10,000 nodos?) a menudo no se comparte la experiencia (verdadera) abiertamente y por lo tanto son difíciles de evaluar.

3. Seguridad

Las redes ad hoc por definición necesitan hablar con los clientes antes de autenticarlos, esto constituye un reto en la seguridad de Internet. Las redes Mesh son por diseño muy vulnerables a ataques de negación de servicio. (Denial of service – DOS).

4. Distribución de las direcciones IP

La distribución de las direcciones IP en una red Mesh no es trivial. Mientras que la asignación automática vía DHCP en rangos de IP privado no es problemática, las redes Mesh podrían en principio interactuar con redes vecinas en cualquier momento y el peligro de direcciones duplicadas y conflictos de red es obvio. IPv6 podría traer una solución a esto, pero todavía faltan algunos años para su despliegue a gran escala.


Ejemplos de Hardware para Redes Mesh

1.MERAKI

Meraki.png

Es un enrutador WiFi implementado en un solo chip. Está orientado a proveer conectividad desde el interior de la vivienda, aunque existe una versión para exteriores e inclusive una alimentada por energía solar.

2.MESHNODE

Meshnode.png

La presentación del nodo MESH es una pequeña caja diseñada para intemperie, es impermeable,contiene un sistema operativo basado en Debian/GNULinux y dos tarjetas de radio en dos bandas (2.4 GHz y 5.8 GHz).

3.LINKSYS WRT54G

Linksys.png

Este punto de acceso inalámbrico no fue originalmente diseñado para usarse en intemperie ni para redes MESH, sin embargo es ampliamente utilizado bajo condiciones adversas por su bajo costo y fácil manejo, viene a ser una de las opciones más interesantes y versátiles.

4.LOCUSTWORLD MESHAP

LW.png

El hardware tiene un procesador de 500 MHz, 128 MB de RAM, tarjetas de radio, 32 MP compact flash drive, y no tiene partes móviles.


Ejemplos de Redes Mesh en funcionamiento

Freifunk OLSR Mesh. (Berlín, Alemania)

Esta red experimental de comunidad urbana actualmente está conformada por unos 200 nodos basado en OLSR FirmwareFreifunk. A este software se le han dado muchos usos en proyectos comunitarios y de desarrollo.

CUWiN–Red inalámbrica comunitaria (Illinois, EEUU)

CUWiN es una iniciativa de desarrollo e investigación con una implementación de código abierto del protocolo de enrutamiento HSLS,apostando a una red AdHoc inalámbrica escalable y altamente robusta.

Red comunitaria de MESH inalámbrica. (Dharamsala, India)

La red comunitaria de Dharamsala, se fundó luego de la aprobación del uso del WiFi en exteriores en la India (28 de Enero de 2005). Para finales de febrero la MESH ya tenía conectados 8 campus. Pruebas extensivas durante febrero mostraron que los terrenos montañosos abruptos se ajustan más a las MESH que las redes convencionales punto – multipunto.

Red MESH en el Instituto Meraka. (Mpumalanga, Sudáfrica)

La primera antena del Instituto Meraka esta hecha con una lata de metal y un trozo de rayo de bicicleta soldado a un conector especial que se puede conectar con una antena similar en otro punto a 5 kilómetros”.

One Hundred Dollar Laptops. (MIT, EEUU)

OLPC.jpg

Un proyecto del MIT que desarrolla "one hundred dollar laptops" para las escuelas en países en desarrollo planea utilizar establecimiento de una red de malla para crear una infraestructura robusta y barata para los estudiantes que recibirán los ordenadores portátiles. Las conexiones instantáneas hechas por las computadoras portátiles reducirían la necesidad de una infraestructura externa tal como Internet para alcanzar todas las áreas, porque un nodo conectado podría compartir la conexión con los nodos próximos. Actualmente sólo se ha implementado este sistema en un país entero en todo el mundo. A través del Plan Ceibal, Uruguay ha hecho posible el sueño de miles de sus niños entregando una laptop a cada uno de ellos. Éstas corresponden a un programa originalmente pensado en Estados Unidos conocido como One Laptop Per Child (OLPC).


=Diagrama Red Mesh Inalambrica

Diagrama red mesh1.jpg