Redes de Datos
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Curso 70-058 (Networking Essentials) de Microsoft por Kapellmann Educación
Diplomado de Redes
1 Redes de cobertura local (LAN)
Una Red de Area Local (LAN) es un sistema por el cual se interconectan distintos equipos usando un solo medio de transmisión. Consiste en varias computadoras y periféricos cableados juntos en un área limitada, como el departamento de una compañía o un solo edificio.
Las redes locales se instalan para compartir recursos, por ejemplo impresoras o discos duros; para compartir información, por ejemplo bases de datos; para tener acceso a computadores centrales; para tener comunicación más expedita, por ejemplo usando el correo electrónico; y para tener conectividad, por ejemplo interconexión de diferentes equipos de distintos proveedores.
A una LAN se puede conectar computadoras personales, servidores de: comunicaciones, de faxes, de red; minicomputadoras, computadoras centrales (MainFrames) e incluso otras LAN.
Hay muchos beneficios en el uso de LAN, incluyendo:
- Ahorros al compartir datos y periféricos.
- Estandarización de aplicaciones.
- Adquisición de datos expedita.
- Comunicaciones más eficientes entre el personal.
Hoy en día las redes se han expandido más allá de las LAN para cubrir el país y alrededor del mundo para formar las WAN (Wide Area Network).
Señalización
La información se coloca en el medio a través de uno de los métodos básicos de señalización: Baseband y Broadband.
En la señalización tipo baseband, la señal codificada es puesta directamente en el medio como una corriente continua de transiciones de voltaje sobre el medio físico como el cobre o como pulsos luminosos en una fibra óptica. En un momento dado sólo un nodo puede poner señales en el medio. Las señales en baseband deben ser repetidas periódicamente a lo largo de grandes distancias con el objeto de evitar pérdidas o interferencias debido a la degradación de la señal. La máxima distancia entre repetidores es una función de las propiedades del medio de transmisión, del uso de conectores intermedios y de la velocidad misma de transmisión. Por lo general, al aumentar la velocidad se reduce esta distancia.
En la señalización tipo broadband, o de banda ancha, se utilizan señales analógicas y técnicas de multiplexaje sobre el medio de transmisión para permitir que más de un nodo transmita a la vez. Se pueden crear múltiples bandas de frecuencia (canales) mediante FDM. Un sistema típico de broadband tiene B=300 Mhz, se pueden dividir en canales de 6 Mhz teniendo pares de canales designados para comunicación bidireccional. Un canal estándar de 6 Mhz puede trabajar a velocidades de hasta 5 Mbps, dos canales adyacentes de 6 Mhz pueden ser utilizados para proporcionar un canal sencillo de 12 Mhz con velocidades de hasta 10 Mbps. La operación de broadband requiere que la función de modulación y demodulación sean hechas en los nodos de origen y destino respectivamente resultando un incremento en el costo por nodo sobre los sistemas baseband, sin embargo esto permite que las señales broadband alcancen distancias más grandes entre repetidores.
Topologías
La configuración o topología de una red es el esquema básico con el que los componentes de la red se conectan entre sí. Básicamente existen tres topologías de redes locales:
- Bus
Es la más simple y la más usada de las topologías. Es una configuración lineal, con todos los componentes conectados por un solo cable. En el bus, las señales son enviadas a todas las computadoras en la red. Para evitar que la señal rebote indefinidamente a lo largo del bus, se usa un terminador en cada extremo. Una sola computadora puede enviar datos cada vez. Así, mientras más computadoras haya en el bus, la velocidad de transmisión será más lenta.
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- Anillo
Una red de anillo conecta a las computadoras en un círculo lógico. La señal, o token, pasa a través del anillo de una computadora a otra en la dirección de las manecillas del reloj. Una computadora toma el token libre y envía datos a la red. La computadora destino copia los datos y los marca como leídos. Finalmente, los datos continúan dando vuelta hasta la computadora que los originó, la cual remueve los datos del anillo y libera el token libre.
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Las topologías de bus y anillo son ejemplos de compartición de enlaces físicos, esto es, que todos los nodos utilizan el medio común de comunicación y cualquier señal que se genera en un nodo se propaga a todos los demás nodos activos. Sin embargo para que tenga efecto un intercambio de información confiable se debe establecer un enlace lógico entre los nodos involucrados. La red física proporciona el mecanismo para mover la información entre los nodos que han establecido una conexión lógica.
- Estrella
La topología estrella tiene conexiones de nodos hacia un controlador centralizado, se instrumenta en esquemas de comunicación punto a punto habilitando a cualquier nodo el intercambiar información con el nodo central. Este nodo central se conoce como HUB. Si el HUB falla, toda la red se cae.
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| |___| HUB |___| |
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El HUB, o concentrador, se usa para centralizar el tráfico de la red a un solo punto de conexión. Si un cable de red que use un HUB se rompe, esto sólo afectará ese segmento y no alterará al resto de la red. Las redes pueden ser expandidas fácilmente usando HUBs, ya que además permiten el uso de diferentes tipos de cables.
Existen variaciones sobre estas topologías básicas como la star-bus y la star-wired-ring.
Medios de Transmisión
Normalmente son utilizados tres tipos de cables en las redes locales:
Coaxial
Tiene un gran ancho de banda. Tiene una baja sensibilidad a EMI (Electromagnetic Interference). Se pueden alcanzar longitudes moderadas (200 a 300 mts) y es de costo mediano.
Usa un conector tipo T para conectar los dispositivos al medio. También puede usar un transceiver para tener una entrada tipo AUI (Attachment Unit Interface). El transceiver tiene que ser compatible respecto a la frecuencia a la que trabaja la red.
Thick Coax: RG-59 a 75 Ohms o RG-62 a 93 Ohms, usa el transceiver.
Thin Coax: RG-58 a 50 Ohms, usa el conector tipo T.
Par trenzado (TP: Twisted Pair)
Se usa en sistemas de cableado estructurado, es decir cablear sobre estructuras inamovibles. Existen dos estándares: PDS, Premises Distribution Systems de AT&T y el IBDN, Integrated Building Distribution Network de Northern Telecom.
Objetivos
- Definir un sistema genérico de cableado para comunicaciones de voz y datos.
- Que sirva para instalar un ambiente de múltiples productos y fabricantes.
- Proporcionar una guía para el diseño de productos de telecomunicaciones para empresas comerciales.
- Permitir que se planifique y que se instale un cableado de un edificio con poco conocimiento acerca de los productos de telecomunicaciones que serán conectados.
Elementos de cableado
- Cableado Horizontal
- Cableado a la red principal
- Lugar de trabajo
- Armario de telecomunicaciones (TC: Telecommunication Closet)
- Cuarto del equipo (ER: Equiptment Room)
- Especificaciones de los cables
- Conectorización
- Administración
Usa par trenzado (UTP: Unshielded Twisted Pair, STP: Shielded Twisted Pair o FTP Foiled Twisted Pair). En topología estrella. La longitud máxima entre TC y salida o enchufe es de 90 mts. Se permiten 3 mts adicionales desde la salida en el lugar de trabajo hasta la estación de trabajo. La longitud máxima de los cordones y conductores de conexiones transversales usados para hacer parcheos no deberá ser mayor de 6 mts. La conectorización debe cumplir con los estándares, por ejemplo el EIA 568B ó el EIA 568A (conector tipo RJ-45):
T1: Blanco con marcas Azules EIA568A (ISDN, Europa) EIA568B (AT&T, USA)
R1: Azul con marcas Blancas T3 R3 T2 R1 T1 R2 T4 R4 T2 R2 T3 R1 T1 R3 T4 R4
T2: Blanco con marcas Naranjas __1__2__3__4__5__6__7__8__ __1__2__3__4__5__6__7__8__
R2: Naranja con marcas Blancas | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
T3: Blanco con marcas Verdes |_____ _____| |_____ _____|
R3: Verde con marcas Blancas |___ ___| |___ ___|
T4: Blanco con marcas Cafés |______| |______|
R4: Café con marcas Blancas
Categorías del Par Trenzado
En el cableado TP, el tipo de cobre determina el nivel de transmisión de datos, y su costo: Level 0 MX$1.00 x Metro. Level 3,4,5 MX$15.00 x Metro (Fines 1995). Un cable de cobre se distingue de otro por las siguientes características:
- Atenuación: Disminución de la amplitud de la señal en función de su longitud. Por ejemplo 6.8 db/100 mts.
- Diafonía
- Paradiafonía
- Crosstalk: Cantidad de ruido que induce un cable a otro adyacente. Por ejemplo 60 db/100 mts.
Categoría Velocidad Alcance
1 Para voz
2 4 Mbps 100 mts
3 10 Mbps 100 mts
4 16 Mbps 100 mts
5 100 Mbps 100 mts
Fibra óptica
En un cable de fibra óptica, la fibra óptica lleva las señales digitales (datos) en la forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos ya que no hay impulsos eléctricos dentro del cable de fibra óptica. Esto significa que la fibra óptica no puede ser "espiada" y los datos robados, que si se puede hacer con los cables de cobre que llevan los datos como señales electrónicas.
El cable de fibra óptica es bueno para transmisiones muy rápidas y de alta capacidad debido a su carencia de atenuación y a la fidelidad de la señal.
La fibra óptica consiste en un cilindro de vidrio extremadamente delgado, llamado el núcleo, rodeado por una cubierta concéntrica de vidrio, conocida como cladding. A veces la fibra está hecha de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz tan lejos como el vidrio.
Cada fibra pasa las señales en sólo una dirección, así que el cable consiste de dos o mas fibras en cubiertas separadas. Uno para recibir y otro para enviar. Una capa de plástico de refuerzo rodea cada fibra y le da flexibilidad. Por último una capa de kevlar le provee de fuerza.
Las transmisiones por cable de fibra óptica no son sujetas a interferencia eléctrica y son extremadamente rápidas. Se usan cotidianamente velocidades de 100 Mbps y se han hecho pruebas a 1 Gbps. Además pueden llevar los datos por varias millas sin necesidad de regeneración.
1.1 Modelo de referencia OSI del ISO
ISO: International Standar Organization
OSI: Open Systems Interconection
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Físico
Sobre esta estructura asociaciones como la ANSI (American National Standar Institute) y la EIA (Electronic Industries Asociation) establecen sus propios estándares. La IEEE también emite estándares, por ejemplo la familia 802.
La IEEE divide la capa de enlace en dos: Control de acceso al medio (MAC, Media Access Control), definida en IEEE 802.1; y Control Lógico de Enlace, definida en el IEEE 802.2. Además la IEEE estandarizó:
802.3 CSMA/CD Ethernet
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.6 DQDB
FDDI, Token Ring
1.2 Token Ring: topologías y métodos de acceso
- Método de transmisión : baseband
- Método de acceso : Token Passing
- Codificación : Manchester diferencial
- Topología : Lógicamente en anillo, físicamente cableado en estrella
- Velocidad de transmisión : 4/16 Mbps
- Medios de transmisión : Par trenzado (cableado estructurado), opera con dos pares de UTP ó STP.
- Se requiere del uso de : MAU (Multistation Access Unit), concentradores (HUB) y de un NIC (Network Interface Card) por cada estación de trabajo.
Token Passing
- La estación (B) que desea enviar o transmitir espera un token libre.
- (B) Coloca en el Token la información deseada y la dirección del destinatario y enciende un bit indicando que el token o el frame está ocupado.
- La estación receptora (D) copia la información y apaga el bit indicando que ha copiado los datos.
- La estación emisora (B) remueve los datos y genera un nuevo token.
- Durante el trayecto de tokens todas las estaciones lo copian y lo regeneran.
- Se tiene un solo token viajando a través del anillo.
- La primera estación (nodo) en encenderse es la que generará el token. También monitoreará la red.
Formato de la trama
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| SD | AC | FC | DA | SA | Data | FCS | ED | FS |
| (1) | (1) | (1) | (2 ó 8) | (2 ó 8) | (Hasta 4027) | (4) | (1) | (1) |
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SD : Inicio de Frame
AC : Control de Acceso
FC : Control de Frame
DA : Dirección Destinatario
SA : Dirección Emisor
Data : Información
FCS : Chequeo de Frame
ED : Fin de Frame
FS : Estado de Frame
1.3 Ethernet: topología y método de acceso
- Método de transmisión : puede ser baseband o broadband
- Método de acceso : CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection)
- Codificación : Formato Manchester
- Nodos máximos por segmento : 100
- Medios de transmisión :
Nombre Cable Distancia Velocidad
10Base5 Thick Coax 500 mts 10 Mbps
10Base2 Thin Coax 200 mts 10 Mbps
10BaseT UTP, STP, FTP 100 mts 10 Mbps
Fast Ethernet :
100BaseTX UTP, STP, FTP 100 mts 100 Mbps (Cat. 5)
100BaseT4 UTP Cat. 3,4 y 5 (4 pares)
100BaseFX Fibra óptica
CSMA/CD
Cualquier nodo puede transmitir datos siempre y cuando detecte que el bus está disponible. El nodo continúa monitoreando el bus ya que se puede crear interferencia en el caso de que otro haya empezado a transmitir al mismo tiempo. Este evento se conoce como colisión de señales y es detectado por todos los nodos transmisores originando que por un corto tiempo se suspenda la transmisión; la determinación de este tiempo se hace de manera individual y aleatoria.
Formato de la trama
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|Preamble| Destination | Source | Type | Data | CRC |
| (8) | Address (8) | Address (8) | (2) |48-1500 Bytes | 32 Bits |
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Preamble : Es utilizado para efectos de sincronización
Destination Address : Dirección de la estación destino ó de un grupo de ellas (Broadcast)
Destination Source : Dirección de la estación origen
Type : Para la interpretación del campo de datos
Data : Propiamente el campo de datos ó información
CRC : Chequeo de información
2 Redes digitales de alta velocidad: estructura y estándares
3 Equipos de interconexión
4 Algunos protocolos de comunicación
5 ISDN
6 B-ISDN
7 ATM