Los enrutadores Gigabit son equipos adecuados para aquellos que desean una conexión cualitativa. El estándar en cuestión fue creado en 1999 y es uno de los más utilizados hasta el día de hoy. Capaz de alcanzar una velocidad de 1Gbps, diez veces más rápido que otras tecnologías, este modelo es ideal para empresas.
Muchas personas e incluso proveedores desconocen o no tienen en cuenta el funcionamiento de los enrutadores y acaban eligiéndolos por su precio, sin asegurarse de que van a poder cumplir con las especificidades de la conexión Gigabit.
Entonces, aclaremos estos problemas y destaquemos cuánta velocidad es capaz de soportar un enrutador de este tipo.
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Componentes principales y funcionamiento de un enrutador Fast Ethernet (no Gigabit)
Dentro de un enrutador, hay tres componentes básicos:
- conjunto de chips: el chip principal del enrutador, añade varias funciones de equipo, incluyendo la UPC;
- Memoria: el almacenamiento volátil del enrutador;
- Destello: responsable del almacenamiento de datos.
Además, generalmente tiene cinco entradas de red a las que se conectan los cables. Estos puertos están conectados directamente al procesador principal, que gestiona los datos que viajan a través de los puertos de red.
En general, los enrutadores más baratos del mercado tienen CPUs de, en promedio, 500 Mhz y solo uno centro, que es responsable de todos los programas que se ejecutan en el enrutador y también de administrar los paquetes entrantes y salientes.
También es interesante señalar que este procesador también se encarga de realizar el NAT, que consiste en recibir un paquete de datos dirigido al router y que se transmitirá a los dispositivos internos.
Por lo tanto, depende del chipset convertir los paquetes obtenidos a la red interna y enviarlos a los dispositivos conectados.
Sin embargo, es interesante notar que la información citada se refiere a conexiones que usan cables. En el caso de Wi-Fi, el enrutador tiene un componente (chip) separados, conectados directamente al procesador y siguiendo la misma lógica descrita para una conexión de cable.
A la vista de los hechos destacados, es posible afirmar que el problema del router Gigabit está ligado a los procesadores de bajo costo. Cuando un enrutador usa un conjunto de chips de este tipo, no puede manejar mucha información, por lo que solo 200 Gigabits por segundo son procesados por el equipo en cuestión.
¿Cómo afecta esto a la velocidad de los enrutadores Gigabit?
Debido a la baja frecuencia (clock), las CPU de los enrutadores comunes en el mercado no pueden alcanzar velocidades de Gigabit.. Esto se aplica tanto al procesamiento básico como al NAT. Así, los fabricantes suelen añadir un chip adicional y los puertos de red se conectan a él, que sería el puente Gigabit del equipo, elevando así la velocidad de reenvío de paquetes hasta cerca de 1 Gbps.
Sin embargo, es importante señalar que este chip no es una CPU. De esta manera, el no tiene procesamiento interno y esta tarea sigue ocurriendo en el conjunto de chips. Esto crea un segundo problema.
En general, el chipset tiene un puerto adicional, que funciona a una velocidad más rápida. Sin embargo, tiene un limitador de velocidad de 1 Gbps, lo que provoca una restricción de la velocidad máxima de paquetes direccionables por CPU.
En términos prácticos, esto significa que el procesador, además de enfrentar problemas relacionados con la baja frecuencia (o clock), aún enfrentará la limitación del reenvío de paquetes de red, por lo que es imposible para él entregar una velocidad superior a la descrita.
Por lo tanto, cuando solo una computadora está conectada a la red, puede alcanzar velocidades de 1 Gbps en su totalidad. Sin embargo, una vez que otros dispositivos se conectan, la velocidad se dividirá entre ellos.
Incluso con el puente Gigabit instalado, debido a la limitación del procesador, la CPU aún debe realizar el reenvío de paquetes por NAT. Por lo tanto, la velocidad en este escenario todavía está limitada a alrededor de 200 Mbps.
¿Qué se necesita para alcanzar velocidades Gigabit?
Para que un enrutador alcance velocidades Gigabit en cualquier situación, la CPU debe tener un módulo adicional, EPI, una especie de motor de procesamiento de paquetes. Está presente en las CPU de los routers con interfaces Gigabit y asegura que estos sean capaces de realizar procesos de reenvío acelerado con el puente Gigabit, como el reenvío de paquetes por NAT.
En el caso de equipos que estén dentro de la misma red y se comuniquen a través de una conexión Gigabit, no es necesario intercambiar datos representados por NAT.
Así, a través del PPE, los paquetes que necesitan ser reenviados ni siquiera utilizan la comunicación con el procesador, ya que el chipset Gigabit presente en el enrutador es capaz de intercambiar datos. En este escenario es posible comunicarse a 1 Gbps sin mayores problemas.
Otros obstáculos generados por enrutadores Gigabit comunes
El tema del procesamiento y aceleración de paquetes plantea algunos obstáculos en términos de servicios de seguridad de redes para enrutadores Wi-Fi del mercado común.
En el caso de los enrutadores Gigabit, hay un chip externo adicional, por lo que algunas funciones que realiza el procesador principal en los enrutadores convencionales deben transferirse a Gigabit.
Esto se refleja en las funcionalidades, por ejemplo, de VLAN, que permite múltiples conexiones de red en el mismo dispositivo. Para llevar a cabo estas actividades es necesario configurar los routers más habituales del mercado, pero aun así es posible que no dispongan de todos los recursos de CPU, lo que perjudica mucho el procesamiento de paquetes.
Por lo tanto, los proveedores deben realizar un análisis cuidadoso del equipo. En esa ocasión, es necesario verifique más que el conjunto de chips del enrutador. Se debe tener cuidado para garantizar que incluso en escenarios de uso de recursos de red específicos, como el uso de VLAN o VPN, la velocidad Gigabit del equipo está asegurada.
Todo esto también tiene impactos directos en el tema de la seguridad. Tomamos como ejemplo el cortafuegos interno del enrutador, manejado por la CPU. Como los puentes Gigabit de los enrutadores suelen ser más simples y no tienen procesamiento dedicado, algunas reglas de seguridad configuradas en cortafuegos de estos equipos pueden no funcionar correctamente.
De esta forma, cuando es necesario hacer el proceso de aceleración de hardware (PPE), los datos no son analizados por la CPU y el cortafuegos puede verse comprometido, afectando la seguridad de la red en su conjunto. La buena implementación de cortafuegos y los servicios especiales dentro del enrutador transfieren información del PPE a la CPU cuando es necesario.
Un detalle de implementación: enrutadores Wi-Fi convencionales generalmente tienen paquetes de datos analizados directamente en el PPE y luego entregados a la CPU cuando hay servicios especiales que atender. Esto puede afectar la velocidad de reenvío de paquetes en caso de que se abra la conexión, ya que los paquetes deben pasarse a la CPU para comprobar si hay problemas de seguridad.
Por eso, cuando Anlix envía la solución Flashbox en cada chipset de cada router, una de las situaciones tenidas en cuenta es precisamente esta comunicación con el motor de PPE. Cuando la información es llevada a la CPU, se analiza si esta comunicación puede ser realizada por el motor de PPE y es la CPU la que le autoriza a intercambiar los datos restantes, como una especie de “guardia” del proceso.
De paso, nuestros especialistas ya han participado en un vídeo en nuestro canal de YouTube precisamente sobre el mismo tema. Si quieres profundizar un poco más, vale la pena verlo:
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