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IP, Internet Protocol, es el lenguaje de Internet, con matices, como ya expliqué en la entrada de Las Redes IP.

Este protocolo, se encuentra desplegado en su versión 4, que es lo que se conoce como IPv4. Pero como sucede siempre en el mundo de la tecnología, ésta se queda obsoleta, y demasiadas veces muy rápidamente. ¿Cuantas veces te has cambiado de teléfono móvil? Pues eso.

En el caso del IPv4, ha durado más de lo que muchos gurús decían. Hace años que la amenaza se cierne sobre el IPv4…la espada de Damocles acechaba detrás de cualquier router, pero el IPv4 seguía aguantando el tirón. Hasta que llegó el día en el que ya no pudo más, y ahora sufre una lenta y agónica marcha hacia su desaparición definitiva…la cual probablemente dure más que su propia vida, ya sabemos eso de que las cosas de palacio…van despacio…

¿Cual ha sido el detonante para este vil y cruel destino? Entremos un poquito en harina. El IPv4, como todo protocolo que se precie, se puede equiparar a una caja con dos compartimentos. Uno de ellos se llama cabecera, y ahí es donde se mete toda la información relacionada con la metafísica…¿quien soy? ¿a dónde voy?¿de donde vengo?¿cual es mi tamaño?¿que  tipo de carga transporto?¿cuanto me queda de vida?…típicas preguntas que cualquier paquete se haría. Esta información la necesitan los routers para hacer sus cositas. En el otro compartimento iría la información que realmente interesa al usuario final, las transparencias con gatitos, los correos en cadena…ya sabes.

En el compartimento de la cabecera en el IPv4 existen a su vez varias cajas. La que ha sido responsable de todo este lio es la caja que contiene las direcciones IP, que resulta que es demasiado pequeña. A los gurus que inventaron el protocolo, no se les ocurrió, ni en sus sueños más húmedos, que harían falta más de  4.294.967.296 direcciones IP, es decir, rondando los 4.300 millones de direcciones. Este número tan curioso sale de los 32 bits que caben en una caja de direcciones IP…2 elevado a 32 sale justo eso. Ni más ni menos.

Hace ya unos cuantos años, los organismos que manejan las direcciones dieron la voz de alarma…se nos están acabando las direcciones IP…como la cosa parecía que iba en serio, los que tenían direcciones que ya no utlizaban empezaron a devolverlas. Con eso aguantamos unos cuantos años más. Pero parece que ahora sí que viene el lobo, y todos los grandes operadores de redes IP están haciendo sus números y sus cálculos.

Para solventar el problema, lo que hacemos es cambiar de versión de protocolo IP, nos pasamos a la IPv6, que tiene una caja de bits mas grande…caben 128 bits…eso significan…me mareo sólo de pensarlo, ¿os acordaís del número de Avogadro y de lo que era un mol? Pues más…estamos hablando de 3,4 por 10 elevado a 38 ceros. Nuestro cerebro no está capacitado para asumir tantos ceros. Típicas comparaciones divertidas, la equivalencia entre el IPv4 y el IPv6 sería como comparar el peso de un átomo (da igual, escoge tu elemento favorito de la tabla periódica) con el de una ballena de 80 toneladas, percebe  arriba, percebe abajo.

Aparte de aumentar INCREIBLEMENTE el número de direcciones IP disponibles para repartir por el mundo mundial, el IPv6 presenta otras ventajas adicionales, como una caja de cabecera más simple que facilita el trabajo de los routers, más fácil para gestionar la movilidad, es más seguro…claro una nueva versión siempre mejora a la anterior.

Que quede claro que se trata de una evolución, no de una revolución. Con este cambio, hasta la cesta de las patatas podrá tener su dirección IP, para así mandarte una alerta al móvil avisándote de que se están brotando. Lo que inventa el  sapiens…

Lo más gracioso de todo esto, va a ser cómo se van a ir migrando las redes de un protocolo a otro. Ríete tú del efecto 2000, aquí si que se puede liar parda. Hay diferentes estrategias para hacerlo. Diría que tantas como operadores de redes IP, que si no se acerca al número de estrellas en la galaxia, debe andar por ahí por ahí. Algunos aguantarán con el IPv4 hasta que revienten. Otros irán de vanguardistas y pondrán el IPv6 si no lo han puesto ya, que haberlos haylos. Dentro de cada red se pueden establecer islas de IPv6 rodeadas de IPv4. Puedes hacer que tu red funcione en IPv6, pero luego haces traducciones a IPv4 para conectarte con otras redes o con tus clientes finales. Puedes seguir prestando tus servicios de toda la vida en IPv4, y los nuevos con IPv6. Puedes complicarlo o simplificarlo tanto como puedas o necesites.

Para los humildes mortales, que por ahora no necesitamos un millón de direcciones a repartir entre tus cosas de casa, nos la trae un poco al pairo, y no vamos a salir en masa a la calle a manifestarnos para que todo sea IPv6. Pero hay una cosa que se llama M2M, Machine to Machine, que probablemente sea lo que tire hacia delante de las migraciones. Cada vez son más las máquinas que se interconectan entre ellas para intercambiar información, y cada una de ellas con su dirección IP. La idea es que la patata avise que se brota al servidor de patatas que tendrá el verdulero, para que a su vez se conecte al servidor del mercado central de patatas, para que hable con el hortelano que vaya plantando. Por ejemplo se me ocurre…

Las Redes IP

Publicado: 27 septiembre, 2011 en Tecnología
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Internet es IP, seguro que alguna vez habrás escuchado algo parecido a esto. En realidad IP significa Internet Protocol, es decir, protocolo entre redes. Internet, la que se escribe con mayúscula, en realidad no es sólo IP, es un modelo TCP/IP. Vamos a ver todo esto que significa.

El protocolo IP es un protocolo muy potente para conectar diferentes redes, y para encaminar el tráfico hacia el destino adecuado. Los routers, que son los equipos de red que hablan IP, funcionan como los carteros. Imagínate cómo funcionaría la oficina de correos,sí, la de toda la vida, esa que ya nadie usa. Todas las cartas que llegan son separadas, por ejemplo, en cuatro grupos: locales, provinciales, nacionales, internacionales. Cada uno de esos cuatro grupos a su vez volvería a dividirse en por ejemplo en el caso de las internacionales, a Europa, a América, etc. Esa clasificación se realiza en función del destino de las cartas, que te recuerdo que aparece en la parte delantera del sobre. ¿Cuanto haces que no envías una?

Los paquetes IP serían como una carta con su sobre, y tendría la siguiente información:

  • el destino, es decir, hacia donde va ese paquete, su dirección IP destino,
  • el remitente, es decir, quíen escribe la carta o quíen está enviando el paquete IP, la dirección IP origen.
  • la carta propiamente dicha, lo que va dentro del sobre, iría dentro del paquete IP, sería la información útil que se está transportando, tu correo electrónica, la página del banco…

El router, que haría de cartero, cogería un paquete IP, miraría su dirección IP destino, y se iría a buscar en una tabla que tiene a buen recaudo y que se llama tabla de routing. En esta tabla aparecen todos los posibles destinos que se pueden alcanzar desde ese router, agrupados en lo que se llama siguiente salto o next hop.

Es decir, IP seleccionaría, de todos los routers vecinos con los que está conectado directamente, el adecuado, y le lanzaría el paquete, pero sin prestar atención a si el paquete llega correctamente a su destino o no. Su trabajo ha terminado, al menos de momento. Si Internet fuera solo IP no funcionaría, porque los paquetes perdidos nunca llegarían a su destino.

Ahora hablamos de los acompañantes del IP, porque aunque una red se diga de ella que es una red IP, este protocolo no es el único que se habla en dicha red. Está acompañado de muchos y diversos compañeros de batalla, y entre todos hacen posible la comunicación a través del mundo.

Tendríamos un protocolo que se llama TCP (Transport Control Protocol) que estaría mirando por encima del IP, y viendo que los paquetes que el IP manda llegan correctamente a su destino. Si hay algún problema y el paquete no alcanza su destino final, el TCP le dirá al IP, oye vuelve a lanzar este paquete porque no ha llegado, y el IP, que es muy obediente, retransmitirá el paquete de nuevo. Este es el modelo que funciona en Internet, al menos por ahora…

Para aplicaciones como navegar por Internet, da igual que un paquete llegue antes que otro, o que no lleguen ordenados tal y como salieron del origen. Pero hay otras aplicaciones, como por ejemplo la voz y el vídeo, en las que no tiene ningún sentido que lleguen los paquetes fuera de su momento temporal. Si un paquete se pierde, es mejor que no se retransmita, porque cuando llegue a su destino, no va a poder ser utilizado, ya que la frase a la que pertenece o el fotograma del que forma parte, ya ha pasado. En estos casos no se utilizan protocolos como el TCP, que no son válidos para aplicaciones en tiempo real, sino que en su lugar se utilizan protocolos del tipo UDP (User Datagram Protocol), que no retransmiten los paquetes perdidos y se centran en enviarlos cumpliendo los plazos.

El IP también se rodea de lo que se denomina protocolos de routing, que son los que rellenan la tabla de routing, recordemos que era donde el router miraba para saber por donde tenía que sacar el paquete que estaba analizando. Hay muchos tipos de protocolo de enrutado, y siguen diferentes filosofías, desde los más simples como el RIP (Routing Information Protocl), que rellenan la tabla de manera estática e inamovible, a los más complejos como el OSPF (Open Short Path First) o BGP (Border Gateway Protocol) que hablan entre ellos para saber en cada momento cual es el mejor camino para llegar a cualquier sitio. En este caso, por lo tanto, las tablas de rutas están continuamente actualizándose, y así el router sabe cual es el mejor camino para llegar a cada destino. Es como tú cuando conduces, sueles coger una ruta habitual, pero si escuchas en la radio que hay un atasco, o es viernes y tu experiencia te dice que lo habrá, seleccionas otro camino alternativo, que son más kilómetros pero vas a tardar menos tiempo. Eso es lo que hacen los protocolos de routing.

También tenemos al amigo MPLS (Multiprotocol Label Switch) que corre en toda red IP que se precie. El protocolo IP necesita de mucha capacidad de procesado, y la escalabilidad es complicada cuando tenemos miles, millones de redes a las que podemos llegar. Por eso, en los núcleos de las redes IP, no se habla en IP, se habla en MPLS, y sólo en los bordes de la red IP, que son los que se conectan con otras redes IP, se habla IP puro y duro. Con el MPLS en el núcleo de la red, tengo más control sobre mi tráfico, ya que lo que hace es etiquetar caminos, y todos los paquetes que vayan por el mismo camino tendrán la misma etiqueta. Sería algo parecido a este ejemplo, imagínate que te vas con todos tus amigos de fin de semana. En vez de ir 20 coches, como todos vais al mismo sitio, alquilais un bus. Los routers, que también hablarán MPLS, en lugar de mirar todas y cada una de las direcciones IP destinos de todos y cada uno de los paquetes, sólo tendrá que mirar la etiqueta para decidir el camino por el que envía el paquete.

Internet, no es ni mas ni menos, que todas las redes IP del mundo interconectadas entre ellas…todas o casi todas. Cada red IP tiene asociado bloques concretos de direcciones IP, de manera que sabiendo la dirección IP, sabes donde tienes que ir….algo parecido a los códigos postales que usamos en las ciudades. Juntando todos estos protocolos conseguimos un medio maravilloso de comunicación con posibilidades todavía desconocidas.

Las NGN o Redes de Nueva Generación componen un nuevo concepto de arquitectura que aplica al despliegue de redes de Telecomunicación. Hasta hace muy poco, la filosofía de los operadores era desplegar prácticamente una red para cada nuevo servicio que iba surgiendo. Se parte de una única red que presta el servicio de telefonía básica analógica, ésta se digitaliza, aparece la telefonía móvil, el acceso a Internet y la explosión masiva de los servicios IP, tanto para empresas como para residenciales. Con toda esta evolución, los operadores tradicionales se han encontrado con un montón de redes que tienen que ir creciendo, operar, mantener, evolucionar. Teniendo en cuenta, que los ritmos tecnológicos son superiores a los periodos de amortización de los equipos, cuando no se ha recuperado ni la mitad de la inversión en la red, ésta ya se había quedado pequeña, o lo que es peor, obsoleta. A eso hay que añadir el hecho de que se necesita personal especializado en diferentes tipos de redes y de servicios, así como diferentes sistemas que faciliten la provisión, la supervisión y la operación y el mantenimiento.

Tenemos por lo tanto una diversidad de redes interconectadas que facilitan los diferentes servicios según el tipo de cliente y según el tipo de acceso de cada cliente. Además, los servicios por lo general implica el paso por varias redes, con lo que la cantidad de sistemas implicados para provisionar un cliente sobre un servicio existente o para la provisión y desarrollo de un nuevo servicio sobre la red, implica unos desarrollos y  unos costes extremadamente altos y nada flexibles ni dinámicos. Esto repercute directamente en que el TTM, Time To Market, es decir, el tiempo que se necesita desde que se piensa un servicio hasta que se tiene en producción, es excesivo y dificulta considerablemente la competencia en un entorno tan dinámico y hostil.

Vamos a cambiar la filosofía y vamos a dar un gran paso. Vamos a ir hacia las redes de nueva generación. El paradigma que define una red de nueva generación es bien sencillo. Se trata de una red de paquetes Multiacceso, Multiservicio y con QoS, es decir, Calidad de Servicio. La idea es que independientemente del tipo de cliente que sea, fijo, móvil o nómada, residencial o empresarial, e independientemente del tipo de tecnología con la que acceda a la red, cobre, fibra, radio, la red es única. Todos accedemos a una única red, que para ser tan versatil se divide en varios planos o niveles, como una cebolla. La cebolla es única, pero se compone de varias capas. Los circuitos desaparecen y todo se paquetiza, y sobre todo hay que hacer las cosas bien, con calidad de servicio, tema especialmente delicado en el mundo de los paquetes. Veamos las capas de la cebolla con un poco más de detenimiento.

Empecemos por el nivel o plano de acceso, que es el que estará mas cerca de los clientes finales. En este caso, los operadores tendrán que ofrecer soluciones para seguir dando conectividad y servicios a clientes tradicionales, los que no quieran o no puedan dar el salto a las nuevas tecnologías, y por otro lado tendrá que posibilitar el acceso a los clientes de nueva generación, accesos de banda ultraancha. Los clientes tradicionales serán aquellos que sigan usando telefonía con cobre en su casa, o segunda y tercera generación de tecnologías móviles. Los usuarios de nueva generación tendrán fibra o 4G. Esto disminuirá considerablemente la complejidad y diversidad de las Redes de Acceso. Aunque los clientes tradicionales no deberían notarlo, en realidad, el plano de acceso tendrá que convertir las llamadas de voz desde una señal analógica a una señal digital paquetizada. Lo que se cursará por la red será VoIP, es decir, voz sobre IP.

A continuación tendríamos el plano de transporte o de conectividad. Este posibilitaría la conexión de los clientes con los servicios. Serían como las carreteras o las vías del tren. Tienen la inteligencia justa para decidir cuales son los mejores caminos. A largo plazo este plano de conectividad estará formado por redes IP/MPLS y transporte fotónicos. A día de hoy, las Redes de Agregación siguen jugando un papel muy importante de cara a la eficiencia de costes.

Después tenemos el plano de control, que es realmente el alma mater de las NGN. Este plano es el que tiene la inteligencia y toma las decisiones. Es el que le dice al plano de conectividad el origen y destino de la conexión, así como las características de ancho de banda, retardo, variación del retardo etc, asociada a la misma. También se encarga entre otras muchas cosas de la autorización, autenticación y contabilidad de los diferentes usuarios. No todos los clientes usaremos los mismos servicios ni se nos cobrará igual. Es más, el mismo servicio según lo que cada uno paguemos tendrá unas u otras prestaciones.

Por último estaría el plano de servicios. Este es realmente el que conseguirá que una red sea de nueva generación y que un operador de telecomunicaciones pueda competir en igualdad de condiciones con un operador de contenidos, y ser algo más que una tubería. El plano de servicios, a base de arquitectura de sistemas abiertos, será estandar, de manera que cualquier proveedor podrá ofrecer sus servicios al operador de telecomunicaciones, y será “tan fácil” como “instalarlo en su sistema operativo”. Los tiempos de desarrollo y puesta en servicio pasarán de muchos meses a pocas semanas, serán muchos más flexibles y versatiles y por supuesto personalizados. Se acabará el café con leche para todos.

Esta es la teoría, pero en la praxis, de todo esto, lo único que podría considerarse una realidad sería el plano de acceso, ya hay banda ultraancha por el mundo y empieza a haber 4G. En el plano de conectividad, quien más y quien menos también va modificando sus arquitecturas hacia una foto final de NGN, pero todavía queda un gran recorrido. El plano de control a día de hoy es lo que antes se llamaba Red Inteligente, con algunas mejoras. El IMS, IP Multimedia System está todavía muy lejos de las expectativas que teóricamente plantea. El plano de servicios está aún mas lejos, no tanto desde el punto de vista tecnológico, sino de viabilidad de implementación en sistemas reales. De nuevo es la inercia social de las empresas y por supuesto la componente económica las que condicionas los tiempos.

En cualquier caso, las tendencias entre los principales operadores y vendors de la industria se van acercando al objetivo de tener NGN. Lo mismo sobre el 2020 podemos darle otra vuelta.

Estás en tu casa tan ricamente disfrutando de una conexión de banda, mas o menos ancha gracias a la cual puedes entrar en el maravilloso mundo de Internet.

A casi casi todos los internautas nos suena ADSL, nos suena Fibra y nos suena IP. Pero pocos conocen cómo realmente se consigue la conectividad entre tu casa y el mundo. Veámoslo de manera muy simplificada y esquemática.

Lo primero que debe haber es una Red de Acceso . Las redes de acceso son las que te conectan con alguna central del operador con el que tienes contratado el servicio, en principio. En estos emplazamientos se ubican los elementos de red o nodos, equipos de telecomunicaciones que tienen diferentes funcionalidades según para lo que se utilicen. Pueden ser físicas como el ADSL o lógicas, como la red de los móviles.

Las redes de acceso se conectan a lo que se denominan Redes de Agregación. Agregar tiene un significado claro, unir o añadir una parte a un todo. Se trata de agrupar el tráfico de los millones de usuarios que queremos acceder a internet de manera más eficiente. Es como llenar los coches para llegar a un mismo sitio, en lugar de que cada uno utilice su propio coche. Mucho más barato y eficiente. Fundamentalmente se utilizan dos tecnologías en la agregación de tráfico: El ATM y el Ethernet. También se siguen usando protocolos más antigüos como Frame Relay y X.25.

Las redes de Agregación hacen de puente entre las redes de Acceso y las Redes IP, y éstas a su vez son las que están conectadas con otras redes IP del planeta que conforman lo que se conoce como Internet. Aunque se llamen redes IP, el protocolo IP no está solo en este tipo de redes, sino que funciona conjuntamente con una serie de protocolos que le ayudan a hacer las cosas de manera más eficiente y controlada.

Por último, para que se establezca la comunicación entre unas redes y otras y entre los distintos nodos de cada red normalmente se utiliza la Red de Transporte, que es la que lleva la información de un punto a otro. Tecnologías asociadas a las redes de Transporte son el SDH, WDM, OTN…y algunas más.

Además de todas redes que proporcionan la conectividad, es decir el camino físico y la inteligencia para decidir ese camino físico, también estarían otro tipo de equipos que dan los servicios y que estarían conectados directamente a las redes sobre las que presta el servicio. Por ejemplo, para navegar por internet necesitas una dirección IP, y hay una serie de servidores y elementos de red que te la facilitan, o los correos electrónicos, que también necesitan de servidores específicos. En ambos casos estos servidores estarían conectados a la red IP.

No todos los operadores y proveedores de servicio tienen desplegadas todas las redes, o no en todas las zonas donde prestan sus servicios. Se alquilan infraestructura unos a otros.

Si vas pinchan en los diferentes enlaces que te has encontrado, conocerás algo más de detalle sobre los distintos tipos de red. Espero que te sea útil

La torre OSI de protocolos ha muerto. Viva la arquitectura RINA

Empecemos por el principio. La torre OSI, como su propio nombre indica (Open Systems Interconnection), básicamente es un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos.  Este modelo fue aprobado por ISO (International Standards Organization) en el año 1984. Ha llovido desde entonces.

Se necesitaba un modelo que interconectara las  diferentes redes de diferentes fabricantes. Eso es lo que significa abierto.

El modelo OSI se basa en 7 capas, y cada una de estas capas hace una función diferente y específica. Es decir, todo lo que se necesita para que dos sistemas diferentes puedan comunicarse se reparte entre los  7 niveles. No se define un protocolo para cada capa, sino una funcionalidad. Por ejemplo ATM y Ethernet son protocolos de nivel 2.  IP es nivel 3 y  TCP es nivel 4.

Cada protocolo se comunica con su igual en la capa equivalente de un sistema remoto. Cada protocolo solo ha de ocuparse de la comunicación con su gemelo, sin preocuparse de las capas superior o inferior. Sin embargo, también debe haber acuerdo en como pasan los datos de capa en capa dentro de un mismo sistema, pues cada capa está implicada en el envío de datos. Esto es la teoría

La cuestión es que hace ya unos añitos que los nuevos protocolos que van surgiendo no se adecúan exactamente a la torre OSI, es decir, cumplen el modelo de aquella manera. ATM tiene su poquito de nivel 1 y su poquito de nivel 3. Pero la aparición de MPLS es la que supuso la evolución de las redes basadas en tecnologías de encaminamiento hacia la conmutación virtual de circuitos. Esta habilidad requiere el contacto con la segunda y tercera capa del modelo de referencia OSI. MPLS trabaja a un nivel intermedio entre dichas capas.

El modelo de Internet es TCP/IP. Este modelo simplifica algo al modelo OSI ya que agrupa diversas capas en una sola, de manera que pasamos de 7 a 4 capas.

La arquitectura TCP/IP presenta una serie de limitaciones, fundamentalmente el multi-homing, la escalabilidad en el enrutamiento y la movilidad. Estas limitaciones provienen del hecho de que la dirección IP identifica una interfaz en un nodo en lugar del nodo en sí. Como las redes IP calculan las rutas como una secuencia de direcciones IP (y por tanto como una secuencia de interfaces), si un nodo está conectado a la red a través de más de una interfaz (multi-homing), la red no tiene modo de saber que todas esas interfaces pertenecen al mismo nodo. En consecuencia, cuando una interfaz del nodo falla, la red no pasa a enviar automáticamente los paquetes a través de otra interfaz del mismo nodo, sino que lo descarta.

 IPv6 se basa en el mismo protocolo y continúa identificando la interfaz y punto, de manera que aunque resolvamos el problema del direccionamiento, seguiremos teniendo el problema del multi-homing. Y esto no lo digo yo, sino que lo asegura un tal John Day, pionero de Internet. Especifica que “IPv6 no aporta ninguna solución a la Internet del Futuro, es solo un parche más de la Internet actual, ya saturada”. Lo mismo habría que empezar a hacerle caso.

Propone una nueva arquitectura denominada RINA (Recursive InterNetwork Architecture). Se trata de un modelo en el que solo hay un tipo de capa y además es configurable. Una capa es una aplicación distribuida que proporciona servicios de comunicación entre procesos a través de un cierto ámbito (como un enlace punto a punto, una red local, una red regional, una red de redes…). Estas capas (denominadas DIFs en terminología RINA) son recursivas, ya que se proporcionan servicios la una a la otra, y se pueden utilizar tantas como el diseñador de red considere oportuno.

 Es decir, en contraposición al modelo actual, estaríamos hablando de un solo tipo de capa, configurable dependiendo de dónde opere, que se puede repetir tantas veces como sea necesario para gestionar mejor los recursos de red. El modelo actual, basado en un número fijo de capas funcionales y donde cada capa realiza una función diferente, es más complejo e ineficiente por la multitud de protocolos que necesita, inflexible. A eso añadimos el hecho de que como ya hemos comentado, las implementaciones actuales no siguen el modelo teórico (protocolos que están entre dos capas, funciones repetidas en distintas capas, interacciones entre capas que no deberían suceder).

El modelo RINA abre las puertas a tener múltiples Internets paralelas (no sólo una red global y plana, como la Internet actual), proporciona una estructura que soporta multi-homing y movilidad sin la necesidad de protocolos especiales; proporciona más seguridad, simplifica en órdenes de magnitud la gestión y configuración de redes y permite a las aplicaciones que utilicen redes para comunicarse con otras aplicaciones sin la necesidad de conocer detalles internos de la red como el direccionamiento.

Será fundamental para adoptar la arquitectura de RINA que no sea necesario un complejo proceso de transición, sino que en el futuro RINA se podrá empezar a desplegar coexistiendo con redes TCP/IP. Todo un desafío.