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1 Capítulo 3 Dispositivos de Comunicación
Los dispositivos utilizados en una red van desde la capa 1 a la 7 del modelo OSI. Son dispositivos: Físicos. Lógicos. Son elegidos de acuerdo: Tipo de red que se tenga. Topología de la misma. Para su elección se toman en cuenta aspectos: Técnicos. Económicos. Medios: Cobre Son los más utilizados en LANs. Fibra Óptica Para largas distancias (WAN) y backbonesLANs. Wireless Inalámbricos, son la nueva alternativa. 2 Introducción
Cobre Los cables (hilos) de cobre son hoy en día los más frecuentemente utilizados para las LANs. Portan la señal utilizando corriente eléctrica. Son susceptibles a distintos tipos de ruido e interferencias. Existen distintos tipos de cables de cobre. 3 3.1 Medios de Cobre Coaxial				UTP
Átomos Están compuestos de electrones, protones y neutrones. Voltaje Presión o Fuerza Electro Motriz, que se aplica cuando protones y neutrones están separados. Resistencia e impedancia Se oponen al flujo de la corriente (atenuación). Las impedancias pueden poseer componentes inductivos y/o capacitivos. Corriente Flujo de carga creada cuando los electrones se mueven. Circuitos Lazos cerrados de material conductor o semiconductor. Los semiconductores además de ser conductores son materiales que permiten controlar la electricidad con gran precisión. 4 3.1.1 Conceptos Básicos
3.1.1.1 Circuito Eléctrico Típico  Circuitos de: Iluminación Toma corrientes Fuerza Red 5
Permiten que se determine: Velocidad. Tipo de señal. Analógica. Digital. Longitud (que tan lejos puede llegar). Especificaciones de Ethernet: 10BASE2. 10Mbits/seg, 200m s/atenuación, thinnet, coaxial. 10BASE5. 10Mbits/seg, 500m s/atenuación, thicknet, coaxial. 10BASE-T. 10Mbits/seg, pares trenzados UTP ó STP. 6 3.1.2 Especificaciones de Cables
Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: Económico. Tamaño de los medios y del conector: Medio. Longitud máxima del cable: 500 m. 7 3.1.2.1 Cable Coaxial
Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: Moderadamente caro. Tamaño de los medios y del conector: Mediano a grande. Longitud máxima del cable: 100 m. 8 3.1.2.2 Cable STP (blindado)
Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: El más económico. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable: 100 m. 9 Con UTP Ó STP se puede conectar también 2 PCs sin hub: cable cruzado (hilos 1a3 y 2a6) 3.1.2.3 Cable UTP (sin blindaje)
Electricidad Agente fundamental constitutivo de la materia en forma de electrones (negativos) y protones (positivos) que normalmente se neutralizan.  Corriente eléctrica: movimiento de estas partículas cargadas. Electricidad Estática: Corresponde a los electrones que se quedan liberados en un sitio sin moverse (con carga negativa) y tienden a “saltar” a un elemento conductor. Materiales Eléctricos Aislantes No permiten el flujo de electrones (Plástico, caucho, aire, etc.). Conductores Permiten el flujo de electrones (Cobre, Plata, Oro, Aluminio, etc.). Semiconductores Permiten el flujo de electrones, además de controlar este con gran precisión (Carbono, Germanio, Silicio, Galio Arseniuro, etc.). 10 3.1.3 Señales
11 ,[object Object]
Un voltaje eléctrico.
Un patrón luminoso.
Una onda electromagnética modulada que se desea obtener.
Todos ellos pueden transportar datos de networking. 3.1.3.1 Tipos de Señales
3.1.3.1.1 Señales Analógicas y Digitales 12 ,[object Object]
Tiene las siguientes características:
Es ondulatoria.
Tiene un voltaje que varía continuamente en función del tiempo.
Es típica de los elementos de la naturaleza.
Se ha utilizado ampliamente en las telecomunicaciones (más de 100 años).
Señal digital
Tiene las siguientes características:
Las curvas de voltaje vs tiempo muestran una variación discreta.
Es típica de la tecnología, más que de la naturaleza .,[object Object]
3.1.4.1 EMI y RFI EMI Interferencia electromagnéticas, debidas a sistemas de iluminación, motores eléctricos. RFI Interferencias de radiofrecuencia debidas a sistemas de radio y 	televisión. 14 ,[object Object]
Uso de varios hilos trenzados sobre los cuales las	fuerzas electromagnéticas producidas por la corriente que circula 	sobre estos se cancela. También se utiliza el blindaje
Dos bits de comunicaciones de diferentes hosts comparten el mismo medio al mismo tiempo generando un tercer nivel de voltaje no permitido. En este caso los bits se destruyen. Es el funcionamiento típico de Ethernet. 15 3.1.4.2 Colisiones 1	1 0
Dispersión La señal se ensancha con el tiempo, debido a los tipos de medios involucrados.  Un bit puede comenzar a interferir con el bit siguiente y confundirlo con los bits que se encuentran antes y después de él.  Fluctuación Los pulsos de reloj hacen que una CPU calcule que los datos se guarden en la memoria y que la NIC envíe bits.  Si el reloj del host origen no está sincronizado con el host destino, se producirá una fluctuación de fase de temporización (los bits llegarán un poco antes o más tarde de lo esperado). Se puede solucionar mediante una serie de complicadas sincronizaciones de reloj, incluyendo sincronizaciones de hardware y software, o de protocolo.  16 3.1.4.3 Otros Factores
Latencia También denominada retardo, tiene 2 causas principales: Ningún elemento puede trasladarse a mayor velocidad que la de la luz en el vacío (Teoría de la Relatividad. 3*108m/s). Las señales inalámbricas de networking se trasladan a una velocidad levemente inferior a la velocidad de la luz en el vacío. Las señales de networking en medios de cobre se trasladan a una velocidad de 1,9x108 m/s a 2,4x108 m/s.  Las señales de networking en la fibra óptica se trasladan a aproximadamente 2,0x108 m/s. Si el bit atraviesa cualquier dispositivo, los transistores y los dispositivos electrónicos introducen más latencia. La solución para la latencia: Uso cuidadoso de los dispositivos de internetworking. Estrategias de codificación. Protocolos de capa.  17
Las señales digitales (ceros y unos) son convertidas en: Pulsos eléctricos. Pulsos de luz. Ondas electromagnéticas. Existen diversos tipos de codificaciones utilizadas ampliamente en la electrónica. Tipos de codificaciones: Codificación TTL (Lógica de Transistor a Transistor): Se caracteriza por una señal alta (5V) y una señal baja (3.3 V), para uno y cero respectivamente. Codificación de Manchester: Mas compleja y mas inmune al ruido, posee bits de transición que indican que va existir un cambio.  Gracias a estos se pueden mejorar los procesos de sincronización. 18 3.1.5 Codificación
Modular una señal quiere decir tomar una onda y cambiarla para que transporte información. Existen diversos tipos de modulaciones: AM, modulación de amplitud. FM, modulación de frecuencia. PM, modulación de fase. 19 Portadora Amplitud Modulada Frecuencia Modulada Modulación de Fase 3.1.6 Modulación
3.1.7 Conexiones de Cables Utilizadas 20
Espectro electromagnético Conjunto de ondas electromagnéticas (radiación electromagnética) que emite (espectro de emisión), o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Esta radiación identifica la sustancia, es como una huella dactilar. Varía de acuerdo a longitud de onda: Rayos Gama,Rayos X, Ultravioleta, Luz visible, Infrarojo, Micro ondas, Radio, Energía y Telefonía. Modelo de rayos de luz Los rayos de luz son líneas directas generadas por una fuente. Dependen del material que atraviesan, en algunos rebotan. La densidad óptica se refiere a cuanto del rayo disminuirá cuando atraviesa una sustancia. 21 3.2 Medios Ópticos
Reflexión Es el fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado. Refraxión Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente. Reflexión total interna Se obtiene (se optimiza) controlando: Apertura numérica de la fibra. Rango de ángulos de rayos de luz incidentes a través de la fibra que será completamente reflejada. Modos. Caminos que un rayo de luz puede seguir cuando está viajando por la fibra. 22
3.2.1 Medios Los medios de fibra óptica son: Monomodo. Multimodo. Cada cable de fibra óptica que se usa en networking está compuesto de dos fibras de vidrio envueltas en revestimientos separados: Una fibra transporta los datos transmitidos desde un dispositivo A a un dispositivo B.  La otra transporta los datos desde el dispositivo B hacia el dispositivo A.  Las fibras son similares a dos calles de un solo sentido que corren en sentido opuesto: Esto proporciona una comunicación full-duplex. Revestimiento: 23
Velocidad y rendimiento: 100+ Mbps. Precio promedio por nodo: El más caro. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable Multimodo: Hasta 2000 m. Generado por múltiples  haces de luz de led. 24 3.2.1.1 Fibras Multimodo
Velocidad y rendimiento: 100+ Mbps. Precio promedio por nodo: El más caro. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable Monomodo: Hasta 3000 m. Generado por un haz de luz de láser. Son comunes para las grandes distancias de los backbones de universidades y WAN.  25 3.2.1.2 Fibras Monomodo
3.2.2 Advertencias La luz de láser que se utiliza con la fibra monomodo tiene una longitud de onda mayor que la de la luz visible.  El láser es tan poderoso que puede causar graves daños a la vista.  Nunca mire directamente: Al interior del extremo de una fibra conectada a un dispositivo en su otro extremo.  Hacia el interior del puerto de transmisión en una NIC, switch o router.  Recuerde mantener las cubiertas protectoras en los extremos de la fibra e insertarlos en los puertos de fibra óptica de switches y routers. 26
3.2.3 Otros Componentes Los enlaces de fibra óptica utilizan luz para enviar datos: Hace falta algún elemento para convertir la electricidad en luz y, en el otro extremo de la fibra, para convertir la luz nuevamente en electricidad: Esto significa que se requiere un transmisor y un receptor. Transmisor: Recibe los datos que se deben transmitir desde los switches y routers.  Convierte las señales electrónicas en pulsos de luz equivalentes. Receptor: Cuando la luz llega al receptor, se genera electricidad.  La primera tarea del receptor es detectar el pulso de luz que llega desde la fibra.  Luego, el receptor convierte el pulso de luz nuevamente en la señal eléctrica original tal como ingresó al transmisor al otro extremo de la fibra.  Ahora, la señal nuevamente adquiere la forma de cambios de voltaje.  La señal está lista para ser enviada por el cable de cobre al dispositivo electrónico receptor.  27
Receptores con enlaces de fibra óptica: Reciben el nombre de diodos p-intrínsecos–n (fotodiodos PIN). Los fotodiodos PIN están fabricados para ser sensibles a 850, 1310 ó 1550 nm de luz que el transmisor genera al otro extremo de la fibra.  Cuando un pulso de luz de la longitud de onda adecuada da en el fotodiodo PIN, éste rápidamente genera una corriente eléctrica de voltaje apropiado para la red.  Cuando la luz deja de iluminar el fotodiodo PIN, éste deja de generar voltaje al instante.  Esto genera cambios de voltaje que representan los unos y ceros de los datos en el cable de cobre. 28
 3.2.3.1 Fuentes de Luz Existen dos tipos de fuentes de luz que se utilizan para codificar y transmitir los datos a través del cable: Un diodo emisor de luz (LED): Produce luz infrarroja con longitudes de onda de 850 nm o 1310 nm.  Se utilizan con fibra multimodo en las LAN.  Para enfocar la luz infrarroja en el extremo de la fibra, se utilizan lentes. Amplificación de la luz por radiación por emisión estimulada (LASER): Una fuente de luz que produce un fino haz de intensa luz infrarroja, generalmente, con longitudes de onda de 1310nm o 1550 nm. 29
3.2.3.2 Conectores Hay conectores unidos a los extremos de las fibras de modo que éstas puedan estar conectadas a los puertos del transmisor y del receptor.  El tipo de conector que se usa con mayor frecuencia con la fibra multimodo es el Conector Suscriptor (conector SC).  En una fibra monomodo, el conector de Punta Recta (ST) es el más frecuentemente utilizado. 30
3.2.3.3 Repetidores y Paneles Repetidores: Son amplificadores ópticos que reciben pulsos de luz atenuante que recorren largas distancias y los convierte a su forma, fuerza y sincronización originales.  Las señales restauradas pueden entonces enviarse hasta el receptor que se encuentra en el extremo final de la fibra. Paneles de conexión de fibra: Son similares a los paneles de conexión que se usan con el cable de cobre.  Estos paneles aumentan la flexibilidad de una red óptica permitiendo que se realicen rápidos cambios en la conexión de los dispositivos, como por ejemplo, switches o routers con distintos tendidos de fibra o enlaces de cable disponibles. 31
La fibra óptica no es sensible a los factores de ruido que afectan los medios de cobre. Cuando la luz se transmite por medio de la fibra, existe siempre una pequeña pérdida de energía. Mientras mayor sea la distancia mayor será la cantidad de energía perdida. Factores de pérdida de energía (ruido de fibra óptica): Dispersión:  Debida a distorsiones microscópicas que refleja y dispersa la energía Absorción:  Que realizan algunas pequeñas impurezas químicas que se pueden presentar en el material, generando calor Rugosidades:  Que se puedan presentar en la misma fibra 32 3.2.4 Señales y Ruido en Fibra Óptica Señal original                 Señal con energía pérdida (dispersada)
3.2.5 Instalación, Cuidado y Testeo de Fibra Óptica Una de las causas principales de la atenuación excesiva en el cable de fibra óptica es la instalación incorrecta.  Si se estira o curva demasiado la fibra, se pueden producir pequeñas fisuras en el núcleo que dispersan los rayos de luz.  Al curvar demasiado la fibra se puede cambiar el ángulo de incidencia de los rayos de luz que llegan al límite entre el núcleo y el revestimiento.  Entonces, el ángulo de incidencia del rayo será menor que el ángulo crítico para la reflexión interna total.  En lugar de reflejarse siguiendo la zona del doblez, parte de los rayos de luz se refractarán en el revestimiento y se perderán. Para evitar que la curvatura de la fibra sea demasiado pronunciada, generalmente, se introduce la fibra a un tipo de tubo instalado que se llama de interducto.  El interducto es mucho más rígido que la fibra y no se puede curvar de forma pronunciada, de modo que la fibra en el interducto tampoco puede curvarse en exceso.  El interducto protege la fibra, hace que sea mucho más sencillo el tendido y asegura que no se exceda el radio de la curvatura (límite de curva) de la fibra. 33
3.2.5.1 Acabado de Conectores y Empalmes Una vez que se ha tendido la fibra, se debe partir (cortar) y pulir adecuadamente los extremos de la fibra para asegurarse de que estén lisos. Se utiliza un microscopio o un instrumento de prueba con una lupa incorporada para examinar  34 el extremo de la fibra y verificar que tenga la forma y pulido correctos.  ,[object Object]
Los conectores incorrectamente instalados, empalmes no apropiados y el empalme de dos cables de diferentes tamaños de núcleo reducirán drásticamente la fuerza de la señal luminosa.,[object Object]
La IEEE es la institución primaria de regulación de los estándares wireless. Los estándares fueron creados dentro de los marcos de la FCC (Federal CommunicationsCommision):  Estándares 802.11, “b”, “a” y “g”. Los problemas que se presentan con estas redes son: Seguridad. Rendimiento. Compatibilidad de NICs. El dispositivo concentrador de estas redes es el “accesspoint” (AP). Estos dispositivos se instalan para actuar como hubs centrales para la WLAN. Son dispositivos con cableado hacia la LAN, que proveen conectividad mediante antena una cierta área denominada celda. Dependiendo de la composición de la ubicación en la cual el AP es instalado y el tamaño y ganancia de su antena, el tamaño de la celda puede variar enormemente, comúnmente:  91.44 a 152.4 metros. Para dar cobertura a áreas más grandes, se pueden instalar múltiples AP con un cierto grado de solapamiento, lo que permite hacer un “roaming” entre celdas (similar a la de las compañías de teléfonos celulares). El “overlap” recomendado es de 20 a 30% dentro la WLAN. Esto permite una continuidad de la señal sin problemas (conexión y desconexión instantáneas). El escaneo de red (scanning) se produce cuando un cliente está activo en la WLAN. Es decir está escuchando a la espera de dispositivos compatibles.  puede ser: Activoorigina desde el nodo la petición de envío de una señal que contenga el Identificador de Servicio (SSID) de la red a la que se quiere unir: si concuerda, entonces la autenticación y asociación se completan. Pasivoes un proceso continuo, los nodos pueden asociarse ó desasociarse con los AP a medida que las señales se debilitan ó aumentan. 36 3.3 Medios Inalámbricos
3.3.1  Estándares La tecnología clave que contiene el estándar 802.11 es el: Espectro de Dispersión de Secuencia Directa (DSSS).  El DSSS se aplica a los dispositivos inalámbricos que operan dentro de un intervalo de 1 a 2 Mbps. Un sistema de DSSS puede transmitir hasta 11 Mbps, pero si opera por encima de los 2 Mbps se considera que no cumple con la norma.  37

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Redes Cap4

  • 1. 1 Capítulo 3 Dispositivos de Comunicación
  • 2. Los dispositivos utilizados en una red van desde la capa 1 a la 7 del modelo OSI. Son dispositivos: Físicos. Lógicos. Son elegidos de acuerdo: Tipo de red que se tenga. Topología de la misma. Para su elección se toman en cuenta aspectos: Técnicos. Económicos. Medios: Cobre Son los más utilizados en LANs. Fibra Óptica Para largas distancias (WAN) y backbonesLANs. Wireless Inalámbricos, son la nueva alternativa. 2 Introducción
  • 3. Cobre Los cables (hilos) de cobre son hoy en día los más frecuentemente utilizados para las LANs. Portan la señal utilizando corriente eléctrica. Son susceptibles a distintos tipos de ruido e interferencias. Existen distintos tipos de cables de cobre. 3 3.1 Medios de Cobre Coaxial UTP
  • 4. Átomos Están compuestos de electrones, protones y neutrones. Voltaje Presión o Fuerza Electro Motriz, que se aplica cuando protones y neutrones están separados. Resistencia e impedancia Se oponen al flujo de la corriente (atenuación). Las impedancias pueden poseer componentes inductivos y/o capacitivos. Corriente Flujo de carga creada cuando los electrones se mueven. Circuitos Lazos cerrados de material conductor o semiconductor. Los semiconductores además de ser conductores son materiales que permiten controlar la electricidad con gran precisión. 4 3.1.1 Conceptos Básicos
  • 5. 3.1.1.1 Circuito Eléctrico Típico Circuitos de: Iluminación Toma corrientes Fuerza Red 5
  • 6. Permiten que se determine: Velocidad. Tipo de señal. Analógica. Digital. Longitud (que tan lejos puede llegar). Especificaciones de Ethernet: 10BASE2. 10Mbits/seg, 200m s/atenuación, thinnet, coaxial. 10BASE5. 10Mbits/seg, 500m s/atenuación, thicknet, coaxial. 10BASE-T. 10Mbits/seg, pares trenzados UTP ó STP. 6 3.1.2 Especificaciones de Cables
  • 7. Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: Económico. Tamaño de los medios y del conector: Medio. Longitud máxima del cable: 500 m. 7 3.1.2.1 Cable Coaxial
  • 8. Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: Moderadamente caro. Tamaño de los medios y del conector: Mediano a grande. Longitud máxima del cable: 100 m. 8 3.1.2.2 Cable STP (blindado)
  • 9. Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps. Precio promedio por nodo: El más económico. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable: 100 m. 9 Con UTP Ó STP se puede conectar también 2 PCs sin hub: cable cruzado (hilos 1a3 y 2a6) 3.1.2.3 Cable UTP (sin blindaje)
  • 10. Electricidad Agente fundamental constitutivo de la materia en forma de electrones (negativos) y protones (positivos) que normalmente se neutralizan. Corriente eléctrica: movimiento de estas partículas cargadas. Electricidad Estática: Corresponde a los electrones que se quedan liberados en un sitio sin moverse (con carga negativa) y tienden a “saltar” a un elemento conductor. Materiales Eléctricos Aislantes No permiten el flujo de electrones (Plástico, caucho, aire, etc.). Conductores Permiten el flujo de electrones (Cobre, Plata, Oro, Aluminio, etc.). Semiconductores Permiten el flujo de electrones, además de controlar este con gran precisión (Carbono, Germanio, Silicio, Galio Arseniuro, etc.). 10 3.1.3 Señales
  • 11.
  • 14. Una onda electromagnética modulada que se desea obtener.
  • 15. Todos ellos pueden transportar datos de networking. 3.1.3.1 Tipos de Señales
  • 16.
  • 17. Tiene las siguientes características:
  • 19. Tiene un voltaje que varía continuamente en función del tiempo.
  • 20. Es típica de los elementos de la naturaleza.
  • 21. Se ha utilizado ampliamente en las telecomunicaciones (más de 100 años).
  • 23. Tiene las siguientes características:
  • 24. Las curvas de voltaje vs tiempo muestran una variación discreta.
  • 25.
  • 26.
  • 27. Uso de varios hilos trenzados sobre los cuales las fuerzas electromagnéticas producidas por la corriente que circula sobre estos se cancela. También se utiliza el blindaje
  • 28. Dos bits de comunicaciones de diferentes hosts comparten el mismo medio al mismo tiempo generando un tercer nivel de voltaje no permitido. En este caso los bits se destruyen. Es el funcionamiento típico de Ethernet. 15 3.1.4.2 Colisiones 1 1 0
  • 29. Dispersión La señal se ensancha con el tiempo, debido a los tipos de medios involucrados. Un bit puede comenzar a interferir con el bit siguiente y confundirlo con los bits que se encuentran antes y después de él. Fluctuación Los pulsos de reloj hacen que una CPU calcule que los datos se guarden en la memoria y que la NIC envíe bits. Si el reloj del host origen no está sincronizado con el host destino, se producirá una fluctuación de fase de temporización (los bits llegarán un poco antes o más tarde de lo esperado). Se puede solucionar mediante una serie de complicadas sincronizaciones de reloj, incluyendo sincronizaciones de hardware y software, o de protocolo. 16 3.1.4.3 Otros Factores
  • 30. Latencia También denominada retardo, tiene 2 causas principales: Ningún elemento puede trasladarse a mayor velocidad que la de la luz en el vacío (Teoría de la Relatividad. 3*108m/s). Las señales inalámbricas de networking se trasladan a una velocidad levemente inferior a la velocidad de la luz en el vacío. Las señales de networking en medios de cobre se trasladan a una velocidad de 1,9x108 m/s a 2,4x108 m/s. Las señales de networking en la fibra óptica se trasladan a aproximadamente 2,0x108 m/s. Si el bit atraviesa cualquier dispositivo, los transistores y los dispositivos electrónicos introducen más latencia. La solución para la latencia: Uso cuidadoso de los dispositivos de internetworking. Estrategias de codificación. Protocolos de capa. 17
  • 31. Las señales digitales (ceros y unos) son convertidas en: Pulsos eléctricos. Pulsos de luz. Ondas electromagnéticas. Existen diversos tipos de codificaciones utilizadas ampliamente en la electrónica. Tipos de codificaciones: Codificación TTL (Lógica de Transistor a Transistor): Se caracteriza por una señal alta (5V) y una señal baja (3.3 V), para uno y cero respectivamente. Codificación de Manchester: Mas compleja y mas inmune al ruido, posee bits de transición que indican que va existir un cambio. Gracias a estos se pueden mejorar los procesos de sincronización. 18 3.1.5 Codificación
  • 32. Modular una señal quiere decir tomar una onda y cambiarla para que transporte información. Existen diversos tipos de modulaciones: AM, modulación de amplitud. FM, modulación de frecuencia. PM, modulación de fase. 19 Portadora Amplitud Modulada Frecuencia Modulada Modulación de Fase 3.1.6 Modulación
  • 33. 3.1.7 Conexiones de Cables Utilizadas 20
  • 34. Espectro electromagnético Conjunto de ondas electromagnéticas (radiación electromagnética) que emite (espectro de emisión), o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Esta radiación identifica la sustancia, es como una huella dactilar. Varía de acuerdo a longitud de onda: Rayos Gama,Rayos X, Ultravioleta, Luz visible, Infrarojo, Micro ondas, Radio, Energía y Telefonía. Modelo de rayos de luz Los rayos de luz son líneas directas generadas por una fuente. Dependen del material que atraviesan, en algunos rebotan. La densidad óptica se refiere a cuanto del rayo disminuirá cuando atraviesa una sustancia. 21 3.2 Medios Ópticos
  • 35. Reflexión Es el fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado. Refraxión Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente. Reflexión total interna Se obtiene (se optimiza) controlando: Apertura numérica de la fibra. Rango de ángulos de rayos de luz incidentes a través de la fibra que será completamente reflejada. Modos. Caminos que un rayo de luz puede seguir cuando está viajando por la fibra. 22
  • 36. 3.2.1 Medios Los medios de fibra óptica son: Monomodo. Multimodo. Cada cable de fibra óptica que se usa en networking está compuesto de dos fibras de vidrio envueltas en revestimientos separados: Una fibra transporta los datos transmitidos desde un dispositivo A a un dispositivo B. La otra transporta los datos desde el dispositivo B hacia el dispositivo A. Las fibras son similares a dos calles de un solo sentido que corren en sentido opuesto: Esto proporciona una comunicación full-duplex. Revestimiento: 23
  • 37. Velocidad y rendimiento: 100+ Mbps. Precio promedio por nodo: El más caro. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable Multimodo: Hasta 2000 m. Generado por múltiples haces de luz de led. 24 3.2.1.1 Fibras Multimodo
  • 38. Velocidad y rendimiento: 100+ Mbps. Precio promedio por nodo: El más caro. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño. Longitud máxima del cable Monomodo: Hasta 3000 m. Generado por un haz de luz de láser. Son comunes para las grandes distancias de los backbones de universidades y WAN. 25 3.2.1.2 Fibras Monomodo
  • 39. 3.2.2 Advertencias La luz de láser que se utiliza con la fibra monomodo tiene una longitud de onda mayor que la de la luz visible. El láser es tan poderoso que puede causar graves daños a la vista. Nunca mire directamente: Al interior del extremo de una fibra conectada a un dispositivo en su otro extremo. Hacia el interior del puerto de transmisión en una NIC, switch o router. Recuerde mantener las cubiertas protectoras en los extremos de la fibra e insertarlos en los puertos de fibra óptica de switches y routers. 26
  • 40. 3.2.3 Otros Componentes Los enlaces de fibra óptica utilizan luz para enviar datos: Hace falta algún elemento para convertir la electricidad en luz y, en el otro extremo de la fibra, para convertir la luz nuevamente en electricidad: Esto significa que se requiere un transmisor y un receptor. Transmisor: Recibe los datos que se deben transmitir desde los switches y routers. Convierte las señales electrónicas en pulsos de luz equivalentes. Receptor: Cuando la luz llega al receptor, se genera electricidad. La primera tarea del receptor es detectar el pulso de luz que llega desde la fibra. Luego, el receptor convierte el pulso de luz nuevamente en la señal eléctrica original tal como ingresó al transmisor al otro extremo de la fibra. Ahora, la señal nuevamente adquiere la forma de cambios de voltaje. La señal está lista para ser enviada por el cable de cobre al dispositivo electrónico receptor. 27
  • 41. Receptores con enlaces de fibra óptica: Reciben el nombre de diodos p-intrínsecos–n (fotodiodos PIN). Los fotodiodos PIN están fabricados para ser sensibles a 850, 1310 ó 1550 nm de luz que el transmisor genera al otro extremo de la fibra. Cuando un pulso de luz de la longitud de onda adecuada da en el fotodiodo PIN, éste rápidamente genera una corriente eléctrica de voltaje apropiado para la red. Cuando la luz deja de iluminar el fotodiodo PIN, éste deja de generar voltaje al instante. Esto genera cambios de voltaje que representan los unos y ceros de los datos en el cable de cobre. 28
  • 42. 3.2.3.1 Fuentes de Luz Existen dos tipos de fuentes de luz que se utilizan para codificar y transmitir los datos a través del cable: Un diodo emisor de luz (LED): Produce luz infrarroja con longitudes de onda de 850 nm o 1310 nm. Se utilizan con fibra multimodo en las LAN. Para enfocar la luz infrarroja en el extremo de la fibra, se utilizan lentes. Amplificación de la luz por radiación por emisión estimulada (LASER): Una fuente de luz que produce un fino haz de intensa luz infrarroja, generalmente, con longitudes de onda de 1310nm o 1550 nm. 29
  • 43. 3.2.3.2 Conectores Hay conectores unidos a los extremos de las fibras de modo que éstas puedan estar conectadas a los puertos del transmisor y del receptor. El tipo de conector que se usa con mayor frecuencia con la fibra multimodo es el Conector Suscriptor (conector SC). En una fibra monomodo, el conector de Punta Recta (ST) es el más frecuentemente utilizado. 30
  • 44. 3.2.3.3 Repetidores y Paneles Repetidores: Son amplificadores ópticos que reciben pulsos de luz atenuante que recorren largas distancias y los convierte a su forma, fuerza y sincronización originales. Las señales restauradas pueden entonces enviarse hasta el receptor que se encuentra en el extremo final de la fibra. Paneles de conexión de fibra: Son similares a los paneles de conexión que se usan con el cable de cobre. Estos paneles aumentan la flexibilidad de una red óptica permitiendo que se realicen rápidos cambios en la conexión de los dispositivos, como por ejemplo, switches o routers con distintos tendidos de fibra o enlaces de cable disponibles. 31
  • 45. La fibra óptica no es sensible a los factores de ruido que afectan los medios de cobre. Cuando la luz se transmite por medio de la fibra, existe siempre una pequeña pérdida de energía. Mientras mayor sea la distancia mayor será la cantidad de energía perdida. Factores de pérdida de energía (ruido de fibra óptica): Dispersión: Debida a distorsiones microscópicas que refleja y dispersa la energía Absorción: Que realizan algunas pequeñas impurezas químicas que se pueden presentar en el material, generando calor Rugosidades: Que se puedan presentar en la misma fibra 32 3.2.4 Señales y Ruido en Fibra Óptica Señal original Señal con energía pérdida (dispersada)
  • 46. 3.2.5 Instalación, Cuidado y Testeo de Fibra Óptica Una de las causas principales de la atenuación excesiva en el cable de fibra óptica es la instalación incorrecta. Si se estira o curva demasiado la fibra, se pueden producir pequeñas fisuras en el núcleo que dispersan los rayos de luz. Al curvar demasiado la fibra se puede cambiar el ángulo de incidencia de los rayos de luz que llegan al límite entre el núcleo y el revestimiento. Entonces, el ángulo de incidencia del rayo será menor que el ángulo crítico para la reflexión interna total. En lugar de reflejarse siguiendo la zona del doblez, parte de los rayos de luz se refractarán en el revestimiento y se perderán. Para evitar que la curvatura de la fibra sea demasiado pronunciada, generalmente, se introduce la fibra a un tipo de tubo instalado que se llama de interducto. El interducto es mucho más rígido que la fibra y no se puede curvar de forma pronunciada, de modo que la fibra en el interducto tampoco puede curvarse en exceso. El interducto protege la fibra, hace que sea mucho más sencillo el tendido y asegura que no se exceda el radio de la curvatura (límite de curva) de la fibra. 33
  • 47.
  • 48.
  • 49. La IEEE es la institución primaria de regulación de los estándares wireless. Los estándares fueron creados dentro de los marcos de la FCC (Federal CommunicationsCommision): Estándares 802.11, “b”, “a” y “g”. Los problemas que se presentan con estas redes son: Seguridad. Rendimiento. Compatibilidad de NICs. El dispositivo concentrador de estas redes es el “accesspoint” (AP). Estos dispositivos se instalan para actuar como hubs centrales para la WLAN. Son dispositivos con cableado hacia la LAN, que proveen conectividad mediante antena una cierta área denominada celda. Dependiendo de la composición de la ubicación en la cual el AP es instalado y el tamaño y ganancia de su antena, el tamaño de la celda puede variar enormemente, comúnmente: 91.44 a 152.4 metros. Para dar cobertura a áreas más grandes, se pueden instalar múltiples AP con un cierto grado de solapamiento, lo que permite hacer un “roaming” entre celdas (similar a la de las compañías de teléfonos celulares). El “overlap” recomendado es de 20 a 30% dentro la WLAN. Esto permite una continuidad de la señal sin problemas (conexión y desconexión instantáneas). El escaneo de red (scanning) se produce cuando un cliente está activo en la WLAN. Es decir está escuchando a la espera de dispositivos compatibles. puede ser: Activoorigina desde el nodo la petición de envío de una señal que contenga el Identificador de Servicio (SSID) de la red a la que se quiere unir: si concuerda, entonces la autenticación y asociación se completan. Pasivoes un proceso continuo, los nodos pueden asociarse ó desasociarse con los AP a medida que las señales se debilitan ó aumentan. 36 3.3 Medios Inalámbricos
  • 50. 3.3.1 Estándares La tecnología clave que contiene el estándar 802.11 es el: Espectro de Dispersión de Secuencia Directa (DSSS). El DSSS se aplica a los dispositivos inalámbricos que operan dentro de un intervalo de 1 a 2 Mbps. Un sistema de DSSS puede transmitir hasta 11 Mbps, pero si opera por encima de los 2 Mbps se considera que no cumple con la norma. 37
  • 51. 3.3.1.1 802.11b El siguiente estándar aprobado fue el 802.11b, que aumentó las capacidades de transmisión a 11 Mbps. Aunque las WLAN de DSSS podían interoperar con las WLAN de Espectro de Dispersión por Salto de Frecuencia (FHSS), se presentaron problemas que motivaron a los fabricantes a realizar cambios en el diseño. En este caso, la tarea del IEEE fue simplemente crear un estándar que coincidiera con la solución del fabricante. 802.11b también recibe el nombre de Wi-Fi™ o inalámbrico de alta velocidad y se refiere a los sistemas DSSS que operan a 1, 2; 5,5 y 11 Mbps. Todos los sistemas 802.11b cumplen con la norma de forma retrospectiva, ya que también son compatibles con 802.11 para velocidades de transmisión de datos de 1 y 2 Mbps sólo para DSSS. Esta compatibilidad retrospectiva es de suma importancia ya que permite la actualización de la red inalámbrica sin reemplazar las NIC o los puntos de acceso. Los dispositivos de 802.11b logran un mayor índice de tasa de transferencia de datos ya que utilizan una técnica de codificación diferente a la del 802.11, permitiendo la transferencia de una mayor cantidad de datos en la misma cantidad de tiempo. La mayoría de los dispositivos 802.11b todavía no alcanzan tasa de transferencia de 11 Mbps y, por lo general, trabajan en un intervalo de 2 a 4 Mbps. 38
  • 52. 3.3.1.2 802.11a 802.11a abarca los dispositivos WLAN que operan en la banda de transmisión de 5 GHZ. El uso del rango de 5 GHZ no permite la interoperabilidad de los dispositivos 802.11b ya que éstos operan dentro de los 2,4 GHZ. 802.11a puede proporcionar una tasa de transferencia de datos de 54 Mbps y con una tecnología propietaria que se conoce como "duplicación de la velocidad" ha alcanzado los 108 Mbps. En las redes de producción, la velocidad estándar es de 20-26 Mbps. 39
  • 53. 3.3.1.3 802.11g 802.11g ofrece tasa de transferencia que 802.11a pero con compatibilidad retrospectiva para los dispositivos 802.11b utilizando tecnología de modulación por Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM). Cisco ha desarrollado un punto de acceso que permite que los dispositivos 802.11b y 802.11a coexistan en la misma WLAN. El punto de acceso brinda servicios de “gateway” que permiten que estos dispositivos, que de otra manera serían incompatibles, se comuniquen. 40
  • 54.
  • 58. 42 3.3.3 Wireless LAN Área de influencia de un A.P.: 91.44 a 152.4 metros
  • 59. 43 Roaming: pasar de un A.P. a otro. Overlap: solapamiento de los A.P.: de 20 a 30%. 3.3.3.1 Roaming y Overlap
  • 60. Después de establecer conexión a una WLAN, un nodo enviará tramas de la misma forma que otra red (802.x). WLANs no utilizan el estándar de trama 802.3. Por lo tanto el término Ethernet inalámbrico es engañoso. Existen 3 tipos de tramas: Control. Administración. Datos (esta es la única igual a 802.3). La carga útil de las tramas de una red inalámbrica con tramas 802.3 es 1500 Bytes. Para Ethernet no excede 1518 Bytes. Una trama wireless puede ser de hasta 2345 Bytes, sin embargo será limitada a 1518. Esto debido a que está comúnmente conectada a redes Ethernet. 44 3.3.4 Forma de Comunicación de las LANs Inalámbricas
  • 61. Las WLANs utilizan: CarrierSenseMultiple Access/CollisionAvoidance (CSMA/CA). Este es bastante parecido al Ethernet CSMA/CD. Como la radio frecuencia (RF) es un medio compartido, las colisiones pueden ocurrir como en un medio cableado, en este caso la diferencia es que no hay forma de que el origen detecte estas. Cuando un nodo fuente envía una trama, el nodo que lo recibe retorna una señal de conocimiento positiva (acknowledgment (ACK)). Esto puede ocasionar el consumo de hasta el 50% del ancho de banda disponible. Cuando esta sobrecarga es combinada con las colisiones(CSMA/CA), reduce el rendimiento de la transferencia de datos (Ej. En 5.5Mbps de 11 Mbps). El performance de la red será afectada también por la degradación de la calidad de la señal por la distancia o la interferencia. Si la señal se va debilitando, será invocada: La Selección de Razón Adaptiva (ARS). Con lo que las transmisiones serán mas lentas en un 50%. 45 El estándar 802.11b hace referencia al incremento de las capacidades transmisión wireless hasta 11 Mbps. 3.3.4.1 CSMA/CA
  • 62. La autenticación WLAN ocurren en la capa 2 (autenticación de dispositivo, no de usuario). Este es un punto crítico para tomar en cuenta para la seguridad, administración y solución de problemas. La autenticación puede ser un proceso nulo como en el caso de una nueva AP o NIC con configuraciones por defecto. El cliente enviará una trama de petición de autenticación al AP, este a su vez aceptará o rechazará esta. El cliente será notificado de la respuesta por medio de una trama de respuesta de autenticación. El AP podría ser configurado con una tarea de petición de esta autenticación a un servidor, el cual se encargaría del proceso. Luego de ejecutada la autenticación el proceso que sigue es el de asociación. 46 3.3.5 Autenticación y Asociación
  • 63. Existen 3 tipos: 47 El estándar 802.11a hace referencia a los dispositivos con una máxima razón de transmisión de 54Mbps. 3.3.6 Tipos de Autenticación y Asociación
  • 64. 3.3.7 Métodos de Autenticación IEEE 802.11 lista 2 tipos de procesos de autenticación: Sistema abierto: Estándar de conectividad en el cual sólo el SSID debe coincidir (la posibilidad de que los sniffers descubran el SSID es alto). Llave compartida: Este proceso requiere el uso de una encriptación (WiredEquivalentPrivacy (WEP)). WEP es un algoritmo simple que usa claves de 64 y 128 bits. En este caso el AP es configurado con una clave de encriptación, los nodos deben tener esta clave. Estadísticamente provee mayor grado de seguridad pero no es a prueba de hacking. El problema de accesos no autorizados a las WLANs posee una gran gama de soluciones. 48
  • 65. Señales: A diferencia de las WLANs que pueden ser afectadas por señales de RF: La tecnología cableada de Ethernet es un simple proceso de diagnóstico. Como WLAN utiliza una banda estrecha del espectro electromagnético: No es afectada por las señales de todo el espectro. La solución más simple para solucionar interferencias causadas por ruido, es: Cambiar el canal que este utilizando el AP. Los dispositivos para identificar las fuentes de ruido son caros: Analizador de espectros. Factores de ruido: La tecnología Bluetooth utiliza un espectro muy ancho (2.4 GHz) muchas veces por segundo y es un causante de gran interferencia en una red 802.11b. También lo son utilizando el mismo espectro los teléfonos inalámbricos. La niebla, la humedad extrema y los rayos pueden afectar las señales de las redes WLAN. Antenas: La primera fuente de transmisión de señales (la antena de la estación) es un punto obvio a tomar en cuenta. Las antenas de mayor potencia transmitirán más lejos: Las parabólicas (en forma de plato). En las SOHO la mayoría de los AP utilizarán antenas gemelas omnidireccionales, que transmiten señales en todas las direcciones, por lo tanto reduciendo el rango de comunicación. 49 3.3.8 Señales y Ruido en una WLAN
  • 66. “Donde existe conexión inalámbrica existe un potencial problema de seguridad”. Para solucionar esto existe un gran número de opciones: Virtual PrivateNetworking (VPN) Se crea un túnel de la misma forma que para IP, mediante un servidor pero en la capa 3. Extensible AuthenticationProtocol (EAP) Los AP no proveen autenticación al cliente, pasando esta tarea a dispositivos más sofisticados como servidores dedicados. EAP-MD5 Challenge (Extensible AuthenticationProtocol) Es el tipo de autenticación más básico, muy similar a la protección de contraseña de CHAP en una red cableada. LEAP Cisco (Lightweight Extensible AuthenticationProtocol) Es el principal tipo usado en los AP Cisco. Provee seguridad durante el intercambio de credenciales, encripta usando claves dinámicas WEP, soporta autenticación mutua. Userauthentication Permite conexión sólo a usuarios autorizados. Envía y recibe datos sobre el medio inalámbrico. Encryption Provee servicios de encriptación para proteger los datos de intrusos. Data authentication Asegura la integridad de datos, autenticando los dispositivos origen y destino. 50 3.3.9 Seguridad