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Tema I I TOPOLOGIA DE REDES

  1. 1. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER APUNTES DOCENTES II /2009 ASIGNATURA: REDES I AO 11 – AO12 PROFESORA: ING. PATRICIA TORRES FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  2. 2. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER APUNTES DOCENTES UNIDAD I REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS Elementos de una red COMPETENCIA: Reconocer los elementos de una red de comunicación de datos teniendo en cuenta sus características y aplicaciones. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  3. 3. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER ELEMENTOS DE UNA RED Al seleccionar una red es importante conocer los elementos que la componen, entre estos elementos contamos con: el equipo de cómputo que se estará utilizando (Servidor y Estación de Trabajo), las tarjetas de Interfase, el Cableado para interconectar los equipos y finalmente el Sistema Operativo. No existe una regla específica sobre cúal de todos los elementos hay que escoger como el primero. Son nuestros requerimientos lo que nos guiara en tal decisión. a) SERVIDOR: Es la computadora central que nos permite compartir recursos y es donde se encuentra alojado el sistema operativo de red. CARACTERISTICAS: · Suficiente capacidad de procesamiento · Ranuras de expansión disponibles para un futuro crecimiento. · Disco duro de gran capacidad de almacenamiento para la instalación de todo el software requerido. · Suficiente memoria RAM para correr las aplicaciones de la Red. b) ESTACION DE TRABAJO: Son microcomputadoras interconectadas por una tarjeta de Interfase. Ellas compartirán recursos del Servidor y realizarán un proceso distribuido. CARACTERISTICAS: · Contar por lo menos con una memoria RAM mínima de 1GB. · Ranura de expansión para la colocación de la tarjeta interfase. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  4. 4. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER · Disco duro para futuros crecimientos. c) TARJETA INTERFASE: Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en un dispositivo, conectándolo de esta forma en red. Es el pilar en el que sustenta toda red local, y el único elemento imprescindible para enlazar dos computadoras a buena velocidad. Existen tarjetas para distintos tipos de redes. Las principales características de una tarjeta de red son: Operan a nivel físico del modelo OSI: Las normas que rigen las tarjetas determinan sus características y su circuitería gestiona muchas de las funciones de la comunicación en red como: • Especificaciones mecánicas: Tipos de conectores para el cable. • Especificaciones eléctricas: definen los métodos de transmisión de la información y las señales de control para dicha transferencia. • Método de acceso al medio: es el tipo de algoritmo que se utiliza para acceder al cable que sostiene la red. Estos métodos están definidos por las normas 802.x del IEEE. La circuitería de la tarjeta de red determina, antes del comienzo de la transmisión de los datos, elementos como velocidad de transmisión, tamaño del paquete, time-out, tamaño de los buffers. Una vez que estos elementos se han establecido, empieza la verdadera transmisión, realizándose una conversión de datos a transmitir a dos niveles: • En primer lugar se pasa de paralelo a serie para transmitirlos como flujo de bits. • Seguidamente se codifican y a veces se comprimen para un mejor rendimiento en la transmisión. · La dirección física es un concepto asociado a la tarjeta de red: Cada nodo de una red tiene una dirección asignada que depende de los protocolos de comunicaciones que esté utilizando. La dirección física habitualmente viene definida de fábrica, por lo que no se puede modificar. Sobre esta dirección física se definen otras direcciones, como puede ser la dirección IP para redes que estén funcionando con TCP/IP. Nos permite el enlace entre microcomputadoras, tiene información necesaria para identificar el trafico y direccionamiento de información, contiene circuitos lógicos, se encarga de la lectura y transmisión de información que es transferida a través de la red (maneja la información que hay entre las computadoras de una red). TIPOS DE TARJETA: · Ethernet · Arcnet FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  5. 5. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER · Token Ring d) CABLEADO: Puede considerarse como parte del Hardware, puesto que es el medio físico a través del cual viajan las señales que llevan datos entre las Estaciones de la Red. El cable utilizado para formar una red se denomina a veces medio. Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son: • Velocidad de transmisión que se quiere conseguir. • Distancia máxima entre computadoras que se van a conectar. • Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red. Los cables más utilizados son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica. e) SISTEMA OPERATIVO: Los sistemas operativos de red, además de incorporar herramientas propias de un sistema operativo como son por ejemplo las herramientas para manejo de archivos y directorios, incluyen otras para el uso, gestión y mantenimiento de la red, así como herramientas destinadas a correo electrónico, envío de mensajes, copia de archivos entre nodos, ejecución de aplicaciones contenidas en otras máquinas, compartición de recursos hardware etc. Existen muchos sistemas operativos capaces de gestionar una red dependiente de las arquitecturas de las máquinas que se utilicen. Los más comunes son: Novell, Lantastic, Windows 3.11 para FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  6. 6. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER trabajo en grupo, Unix, Linux, Windows 95, Windows NT, OS/2... Cada sistema operativo ofrece una forma diferente de manejar la red y utiliza diferentes protocolos para la comunicación. Es el Software que se encarga de administrar los recursos que se estarán compartiendo (Discos Duros, impresoras, etc.) y a los usuarios. e) Dispositivos para conectividad El dispositivo de comunicación más básico de conectividad entre redes es el módem. Los módems se han convertido en dispositivos habituales y constituyen el equipamiento estándar en la mayoría de los equipos que se venden hoy en díaimplemente, se pueden utilizar para extender la longitud del medio de red o para proporcionar acceso a una red mundial en Internet. Los dispositivos utilizados para extender las LAN incluyen repetidores, bridges (puentes), routers (encaminadores), brouters (b-encaminadores) y gateways (pasarelas). Tecnología de módems Un módem es un dispositivo que permite a los equipos comunicarse a través de una línea telefónica. Cuando los equipos están demasiado alejados como para conectarse a través de un cable estándar, se puede llevar a cabo la comunicación entre ellos mediante un módem. En un entorno de red, los módems actúan como un medio de comunicación entre redes y como una forma de conectar el mundo que existe más allá de la red local. Funciones básicas de un módem Los equipos no se pueden conectar a través de una línea telefónica, puesto que éstos se comunican enviando pulsos electrónicos digitales (señales electrónicas) y una línea telefónica sólo puede enviar ondas (sonido) analógicas. Una señal digital tiene un formato binario. La señal puede tener un valor de 0 ó 1. Una señal analógica se puede representar como una curva suavizada que puede representar un rango infinito de valores. El módem que se encuentra en el PC emisor convierte las señales digitales en ondas analógicas y transmite estas ondas analógicas a través de la línea telefónica. Hardware del módem Los módems se conocen como equipamiento de comunicaciones de datos (ECD) y comparten las siguientes características: • Una interfaz de comunicación serie (RS-232). • Una interfaz de línea telefónica RJ-11 (enchufe telefónico de cuatro hilos). FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  7. 7. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Están disponibles tanto módems externos como internos. Un módem interno se instala en una ranura de expansión del equipo al igual que otra tarjeta. Un módem externo es una pequeña caja que se conecta al equipo a través un cable serie (RS-232) desde el puerto serie del equipo hasta la conexión del cable en el módem. El módem utiliza un cable con un conector RJ-11C para conectarse a la pared. Rendimiento del módem Inicialmente, la velocidad del módem se medía en bps o en la tasa denominada «baudios», y se asumió erróneamente que ambas unidades eran idénticas. Tipos de módems Existen tres tipos diferentes de módems, puesto que los distintos entornos de comunicación requieren diferentes métodos de envío de datos. Estos entornos se pueden dividir en dos áreas relacionadas con el ritmo de las comunicaciones: • Asíncrona. • Síncrona. Mejora del rendimiento de la transmisión. El rendimiento de las comunicaciones depende de dos elementos: • La velocidad de envío de señales o canales describe la rapidez de codificación de los bits en el canal de comunicación. • Rendimiento total que mide la cantidad de información útil que se desplaza a través del canal. Coordinación de los estándares. Los módems asíncronos, o serie, son más baratos que los módems síncronos, puesto que los asíncronos no necesitan la circuitería y los componentes necesarios para controlar el ritmo que de las transmisiones síncronas requieren los módems síncronos. Expansión de una red usando componentes A medida que crece una empresa, también lo hacen sus redes. Las LAN tienden a sobrepasar las posibilidades de sus diseños iníciales. Comprobará que una LAN es demasiado pequeña cuando: • El cable comience a saturarse con el tráfico de la red. • Los trabajos de impresión tardan mucho tiempo en imprimirse. • Las aplicaciones que generan tráfico en la red, como pueden ser las bases de datos, experimentan tiempos de respuesta excesivos. Normalmente, el momento llega cuando los administradores necesitan expandir el tamaño o mejorar el rendimiento de sus redes. Pero claro, las redes no son más grandes por el hecho de añadir más PC o más cableado. Cada topología o arquitectura tiene sus límites. No obstante, FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  8. 8. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER existen componentes que se pueden instalar para incrementar el tamaño de la red dentro del entorno actual. Estos componentes son: • Segmentos existentes de LAN, de forma que cada segmento se convierte en su propia LAN. • Unir dos LAN separadas. • Conectarse con otras LAN y entornos de computación para unirlos en una WAN considerablemente más grande. Los componentes que permiten a los ingenieros conseguir estos objetivos son: • Hubs (concentradores). • Repetidores. • Bridges (puentes). • Routers (encaminadores). • Brouters (b-encaminadores). • Gateways (pasarelas). Hubs Es el componente hardware central de una topología en estrella. Además, los hubs se pueden utilizar para extender el tamaño de una LAN. Aunque la utilización de un hub no implica convertir una LAN en una WAN, la conexión o incorporación de hubs a una LAN puede incrementar, de forma positiva, el número de estaciones. Este método de expansión de una LAN es bastante popular, pero supone muchas limitaciones de diseño. Es importante tener cuidado cuando se conectan los hubs. Los cables de paso se conectan de forma diferente que los cables estándares de enlace. Repetidores Cuando las señales viajan a través de un cable, se degradan y se distorsionan en un proceso denominado «atenuación». Si un cable es bastante largo, la atenuación provocará finalmente que una señal sea prácticamente irreconocible. La instalación de un repetidor permite a las señales viajar sobre distancias más largas. El repetidor toma una señal débil de un segmento, la regenera y la pasa al siguiente segmento. Para pasar los datos de un segmento a otro a través del repetidor, deben ser idénticos en cada segmento los paquetes y los protocolos Control lógico de enlace. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  9. 9. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Los repetidores no traducen o filtran señales. Un repetidor funciona cuando los segmentos que unen el repetidor utilizan el mismo método de acceso. Los repetidores constituyen la forma más barata de extender una red. Cuando se hace necesario extender la red más allá de su distancia o limitaciones relativas a los nodos, la posibilidad de utilizar un repetidor para enlazar segmentos es la mejor configuración, siempre y cuando los segmentos no generen mucho tráfico ni limiten los costes. Implementación de un repetidor. Los pasos a considerar cuando se decide implementar repetidores en la red son: • Conectar dos segmentos de medio similar o no similar. • Regenerar la señal para incrementar la distancia transmitida. • Pasar todo el tráfico en ambas direcciones. • Conectar dos segmentos de la forma más efectiva en cuanto al coste. Los repetidores mejoran el rendimiento dividiendo la red en segmentos y, por tanto, reduciendo el número de equipos por segmento. No utilice un repetidor cuando: • Existe un tráfico de red altísimo. • Los segmentos están utilizando diferentes métodos de acceso. • Es necesario el filtrado de datos. Bridges Al igual que un repetidor, un bridge puede unir segmentos o grupos de trabajo LAN. Sin embargo, un bridge puede, además, dividir una red para aislar el tráfico o los problemas. Por ejemplo, si el volumen del tráfico de uno o dos equipos o de un departamento está sobrecargando la red con los datos y ralentizan todas las operaciones, el bridge podría aislar a estos equipos o al departamento. Los bridges se pueden utilizar para: • Extender la longitud de un segmento. • Proporcionar un incremento en el número de equipos de la red. • Reducir los cuellos de botella del tráfico resultantes de un número excesivo de equipos conectados. • Dividir una red sobrecargada en dos redes separadas, reduciendo la cantidad de tráfico en cada segmento y haciendo que la red sea más eficiente. • Enlazar medios físicos diferentes como par trenzado y Ethernet coaxial. Los bridges trabajan a nivel de enlace de datos del modelo de referencia OSI y, por tanto, toda la información de los niveles superiores no está disponible para ellos. Más que distinguir entre un protocolo y otro, los bridges pasan todos los protocolos que aparecen en la red. Todos los protocolos se pasan a través de los bridges, de forma que aparecen en los equipos personales para determinar los protocolos que pueden reconocer. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  10. 10. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Los bridges trabajan en el nivel MAC y, por ello, algunas veces se conocen como bridges de nivel MAC. Un bridge de nivel MAC: • Escucha todo el tráfico. • Comprueba la direcciones origen y destino de cada paquete. • Construye una tabla de encaminamiento, donde la información está disponible. • Reenvían paquetes de la siguiente forma: Un bridge funciona considerando que cada nodo de la red tiene su propia dirección. Un bridge reenvía paquetes en función de la dirección del nodo destino. Realmente, los bridges tienen algún grado de inteligencia puesto que aprenden a dónde enviar los datos. Cuando el tráfico pasa a través del bridge, la información sobre las direcciones de los equipos se almacenan en la RAM del bridge. El bridge utiliza esta RAM para generar una tabla de encaminamiento en función de las direcciones de origen. Inicialmente, la tabla de encaminamiento del bridge está vacía. Cuando los nodos transmiten los paquetes, la dirección de origen se copia en la tabla de encaminamiento. Con esta información de la dirección, el bridge identifica qué equipos están en cada segmento de la red. Segmentación del tráfico de red. Un bridge puede segmentar el tráfico mediante su tabla de encaminamiento. Un equipo en el segmento 1 (origen), envía datos a otro equipo (destino) también localizado en el segmento 1. Si la dirección de destino está en la tabla de encaminamiento, el bridge puede determinar que el equipo destino está también en el segmento 1. Dado que los equipos origen y destino están en el mismo segmento 1, se tiene que el paquete no se reenvía a través del bridge al segmento 2. Por tanto, los bridges pueden utilizar las tablas de encaminamiento para reducir el tráfico de la red controlando los paquetes que se envían al resto de los segmentos. Este control (o restricción) del flujo del tráfico de red se conoce como «segmentación del tráfico de red». FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  11. 11. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Una red grande no está limitada a un solo bridge. Se pueden utilizar múltiples bridge para combinar diferentes redes pequeñas en una red más grande. Los bridges tienen todas las características de los repetidores, pero también proporcionan más ventajas. Ofrecen mejor rendimiento de red que los repetidores. Las redes unidas por bridges se han dividido y, por tanto, un número menor de equipos compiten en cada segmento por los recursos disponibles. Su popularidad en grandes redes de debe a que: • Son sencillos de instalar y transparentes a los usuarios. • Son flexibles y adaptables. • Son relativamente baratos. Routers En un entorno que está formado por diferentes segmentos de red con distintos protocolos y arquitecturas, el bridge podría resultar inadecuado para asegurar una comunicación rápida entre todos los segmentos. Una red de esta complejidad necesita un dispositivo que no sólo conozca las direcciones de cada segmento, sino también, que sea capaz de determinar el camino más rápido para el envío de datos y filtrado del tráfico de difusión en el segmento local. Este dispositivo se conoce como «router». Los routers pueden proporcionar las siguientes funciones de un bridge: • Filtrado y aislamiento del tráfico. • Conexión de segmentos de red. Dado que los routers sólo leen paquetes direccionados de red, no permiten pasar datos corruptos a la red. Por tanto, al no permitir pasar datos corruptos ni tormentas de difusión de datos, los routers implican muy poca tensión en las redes. Tipos de routers Los tipos principales de routers son: • Estático. Los routers estáticos requieren un administrador para generar y configurar manualmente la tabla de encaminamiento y para especificar cada ruta. • Dinámico. Los routers dinámicos se diseñan para localizar, de forma automática, rutas y, por tanto, requieren un esfuerzo mínimo de instalación y configuración. Son más sofisticados que los routers estáticos, examinan la información de otros routers y toman decisiones a nivel de paquete sobre cómo enviar los datos a través de la red. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009
  12. 12. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Gateways Los gateways activan la comunicación entre diferentes arquitecturas y entornos. Se encargan de empaquetar y convertir los datos de un entorno a otro, de forma que cada entorno pueda entender los datos del otro entorno. Un gateway empaqueta información para que coincida con los requerimientos del sistema destino. Un gateway enlaza dos sistemas que no utilizan los mismos: • Protocolos de comunicaciones. • Estructuras de formateo de datos. • Lenguajes. • Arquitectura. FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009

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