Contsrucción de una Red de Área Local partiendo de cero.

1. Construcción de una red de área local partiendo desde cero (0) Ing. Wayner Barrios B. Especialista en redes de computadoras, Universidad del Norte Octubre 16, 2005

3. Introducción y evolución de los Sistemas de comunicación y computadores

5. Proceso telemático TRANSMISIÓN Es el proceso telemático por el que se transporta señales de un lugar a otro. Las señales son entidades de naturaleza diversa y se manifiestan como magnitudes físicas COMUNICACIÓN Es el proceso telemático por el que se transporta información, sabiendo que esta información viaja sobre señales que se transmiten. Es el transporte de datos con sentido desde un EMISOR a un RECEPTOR.

6. Líneas de comunicaciones PUNTO A PUNTO MULTIPUNTO O DE DIFUSIÓN N1 N2 N3 N4 N5 N6 Red troncal común NODOS N1 N2 N3 N4 N5 N6

7. Circuito de datos Controlador de comunicaciones ETD Controlador de comunicaciones ETD EMISOR ECD ECD RECEPTOR Líneas de comunicación ETD: Equipos terminales de datos ECD: Equipos terminales de comunicación de datos

9. Explotación de los circuitos de datos EMISOR RECEPTOR Unidireccional EMISOR RECEPTOR Bidireccional EMISOR RECEPTOR Bidireccional simultáneo SIMPLEX SEMIDUPLEX DUPLEX No simultáneo

11. Ejemplos de redes Ejemplos de red Comunicaciones Biológico Social Transporte Servicios públicos Neurológicas Ecosistemas Familia Amigos Ciudades Viales Tráfico aéreo LAN / MAN / WAN Wi-Fi Telefonía Inalámbrica TV / Radio Servicio postal Internet Telefonía Alámbrica Agua Eléctrica Gas Natural

12. Aspectos físicos de las transmisiones

14. Ancho de Banda El especto de una señal y su ancho de banda Amplitud Frecuencia Espectro del mensaje f mínima f máxima

15. Atenuación Señal original Amplitud Tiempo Tiempo Señal atenuada

16. Interferencia Señal original Amplitud Tiempo Tiempo Señal resultante = original + interferencia Señal de la interferencia

17. Ruido Señal original Amplitud Tiempo Tiempo Señal con ruido

18. Modulación Mensaje inicial Amplitud Frecuencia (Hz) Frecuencia (Hz) 100 200 400 500 300 Señal modulada Efecto de la modulación en amplitud sobre el espectro del mensaje

19. El espectro electromagnético 1 KHz Teléfono y telegráfo Cables de pares Audio 100 Km 10 KHz Radio transoceánica Teléfono Cables de pares Radio onda larga VLF (Frecuencias Muy Bajas) 10 Km 100 KHz Cable submarino Navegación Cables de pares Radio onda larga LF (Frecuencias Bajas) 1.000 1 MHz Radio AM Aeronáutica Coaxial Radio onda larga MF (Frecuencias Medias) 100 10 MHz Radioaficionados Banda civil Coaxial Radio onda corta HF (Frecuencias Altas) 10 100 MHz FM y TV VHF Radio móvil Coaxial Radio onda corta VHF (Frecuencias Muy Altas) 1 Tierra a satélite Radar TV UHF Coaxial Radio onda corta UHF (Frecuencias Ultra Altas) 0,1 1 GHz Intersatélite Repetidor de microondas Guías de ondas Radio en microondas SHF (Frecuencias Super Altas) 10 -2 100 GHz Experimental Navegación Guía de ondas Ondas milimétricas 10 14 Fibras ópticas Infrarrojo Visible 10 -6 10 15 Experimental Fibra ópticas Rayos láser Ultravioleta Frecuencia (Hz) Aplicaciones Medios de transmisión Nombre de la señal Longitud de Onda (m)

21. Multiplexación TDM (Multiplexación por división de tiempo) 0 1 2 3 4 5 Contador Time Slots Intercambiador de Time Slots n- Líneas Entrantes n- Líneas Salientes 3 1 0 5 2 4 Buffers RAM 5 3 4 5 3 0 2 4 1 2 0 1

22. Multiplexación WDM (Multiplexación por división de Onda) POTENCIA λ POTENCIA λ Espectro Fibra 1 Espectro Fibra 2 POTENCIA λ Espectro Fibra Compartida Fibra 1 Fibra 2 Fibra 4 Fibra 3 Fibra compartida Prima o rejilla de difracción

24. Medios de transmisión Sistemas para cableado de conducción eléctrica Cable UTP (Unshielded Twisted Pair) Cable STP (Shielded Twisted Pair) Conductor Dieléctrico Cubierta plástica

25. Medios de transmisión La fibra óptica Chaqueta Cladding (Diámetro_2) Core (Diámetro_1) Tamaño= Diámetro_1 / Diámetro_2 Rayo de luz

27. Medios de transmisión Línea de vista Antenas de radio Antenas satelitales Antenas infrarrojo Satélites geoestacionarios Sistemas inalámbricos

28. Medios de transmisión Diagrama de los medios de transmisión FRECUENCIA BAJA BAJA ALTA ALTA PERDIDA FIBRA OPTICA COAXIAL STP UTP

29. Unidades de medición 1 Byte = 8 bits 1 KBytes = 1024 Bytes 1 MByte = 1024 KBytes 1 Kbps = 1000 bps 1 Mbps = 1000 Kbps 1 Gbps = 1000 Mbps 1 T1 = 1,544 Mbps 1 E1 = 2,048 Mbps 1 DC3 = 45 Mbps 1 STM-1 = 1 OC-3 = 155 Mbps

30. Limites de los medios de transmisión 0,1 1 10 100 1 0,1 10 100 1000 10000 Distancia [Km] Capacidad de transmisión [Mbps] Par de cobre WLL – LMDS 1 Coaxial Fibra Óptica Fuente: RCT – Revista Colombiana de Telecomunicaciones Vol. 12 Ed. No. 37 Julio 2005 __________ 1 WLL: Wireless Local Loop; LMDS: Local Multipoint Distribution Services

31. Normas y asociaciones de estándares PORQUÉ ESTÁNDARES? ANSI ISO CCITT IEEE ECMA

33. Arquitectura de las comunicaciones

35. Protocolo de comunicaciones Es un conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación y su misión es regular algún aspecto de la misma. Es normal que los protocolos se ofrezcan como normativas o recomendaciones de las asociaciones de estándares.

36. Modelo de arquitectura por capas Arquitectura Filósofo – Traductor - Cartero Protocolo de traductores Protocolo de mensajeros MEDIO DE TRANSMISIÓN Protocolo de filósofos

37. Análisis de la arquitectura por capas ¿Qué fluye? ¿Cuáles son las distintas formas del flujo? ¿Qué reglas rigen para el flujo? ¿Dónde se produce el flujo?

38. Protocolos entre computadores ORIGEN DESTINO Z Y X Z Y X X, Y y Z: corresponden a las capas de nuestro modelo Y ORIGEN - Y DESTINO son capas iguales Protocolo de la capa M: reglas a través de la cual se comunican las capas M

40. Funciones de las capas en el Modelo de referencia OSI Transmisión binaria Acceso al medio Direccionamiento y mejor ruta Conexión de extremo a extremo Administración de diálogo Representación de los datos Procesos o aplicaciones del usuario final FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN

41. Grupos de capas en el Modelo OSI FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN Capas de comunicación entre las aplicaciones Capas de transmisión de la información

42. Comunicaciones par a par FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN ORIGEN DESTINO

43. Encapsulamiento de los datos

44. Ejemplo de encapsulamiento de datos

45. Informática básica

47. Computador ideal BUS DE DATOS CPU MEMORIA ALMACENAMIENTO INTERFACES

48. Computador ideal: Flujo de la Información BUS DE DATOS MEMORIA ALMACENAMIENTO CPU INTERFACES RAM ROM FLASH EPROM Disquete Disco duro CD-ROM DVD-ROM Unidad Cintas NIC Teclado Mouse Monitor Otros

49. Principales tecnologías de buses de datos En desaparición Bus de 32 bits 32 MHz y 132 Mbps VESA LOCAL BUS Propio de los PCs Apple Bus de 32 bits NUBUS Bus de 32 bits 40 MHz y 120 Mbps Bus de 32 bits 10 MHz y 40 Mbps Bus de 32 bits 8,5 MHz y 33 Mbps Bus de 16 bits 8 MHz y 8 Mbps Características técnicas Peripheral Component Interconnect El estándar que mejor se ha adaptado al mercado PCI MicroChannel Architecture Propio de los PS/2 de IBM MCA Extended Industry Standart Architecture EISA Industry Standart Architecture ISA Descripción Bus de datos

50. Comunicación en red Plataforma Windows Plataforma Linux ORIGEN DESTINO

51. Historia de la computación y las comunicaciones El desarrollo de las telecomunicaciones impulsa la convergencia entre la voz, video y datos 2000’s Se impulsa el crecimiento de la red Internet 1990’s La ISO introduce el Modelo de Referencia OSI 1982 Se generalizó el uso de los computadores personales y de los minicomputadores basados en UNIX 1980’s Desarrollo de los Computadores Mainframe 1960’s Shannon publica la “Teoría de la Comunicación Electrónica” 1948 Shocley, Barden, Brittain inventan el semiconductor sólido 1947 La Segunda Guerra Mundial impulsa las comunicaciones microondas 1940’s Auge de la radio AM y FM 1920’s – 1930’s Bell inventa el teléfono, las redes telefónicas se expande aceleradamente 1890’s Comunicaciones a largas distancias a través de mensajeros o a caballo Antes 1880’s Evento Fecha

52. Evolución tecnológica de la computación y las comunicaciones Fuente: Tecnología de redes telemáticas – Ing. Benjamín Barán, PhD, MSc – Especialización de Redes Universidad del Norte - 2002 1970 1980 1990 2000 Año Bps 1 Gbps 10 Gbps Tbps Comunicaciones Computación

53. Redes de computadoras

54. Evolución de las redes de computadoras Ayer Hoy RED

56. Topología

60. Otros estándares IEEE 802.X Método de acceso de Televisión por cable 802.14 LAN de alta velocidad (señales de 100 Mbps que utilizan el método de acceso de Prioridad de demanda) 802.12 LAN inalámbricas (una señal banda base de radiofrecuencia y dos señales de microondas en la banda de 2400-2500 MHz) 802.11 Seguridad de LAN/MAN 802.10 Servicios integrados (internetworking entre subredes) 802.9 Redes de área local y metropolitana de fibra óptica 802.8 Redes de área local de banda amplia 802.7 Método de acceso de bus dual de cola distribuida (DQDB, para las WAN) 802.6 Método de acceso Token Ring 802.5 Método de acceso de bus con transmisión de tokens 802.4 Gigabit Ethernet 802.3z Fast Ethernet 802.3u Método de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD) 802.3 Control de enlace lógico 802.2 Puenteo y administración de LAN y MAN (incluyendo el protocolo Spanning Tree) 802.1 Estándares para redes de área local y metropolitana 802 Título y comentarios Estándar IEEE

62. Nodos de la red Enrutadores Otros dispositivos de propósito especial Impresoras Servidores Computadores personales actuando como Clientes

64. Instalación de la tarjeta interfaz de red

65. Relación de la NIC y el Modelo OSI

66. Configuración de la tarjeta interfaz de red bajo Windows

67. Configuración del protocolo sobre la tarjeta interfaz de red

69. Apilamiento de switches Familia de switches ALCATEL Omnistack OS-6100 8,8 a 9,6 Gbps de velocidad en el backplane del Stacking

70. Switches en cascada Patch Cord UTP Enlace 10/100 Mbps

71. Aplicabilidad del Switch a nivel del Modelo OSI

72. Software de red

75. IPX/SPX y NetBEUI frente al modelo OSI FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN FISICA ODI Protocolo de Núcleo de Netware Controladores de LAN IPX IPX/SPX OSI NDIS SPX Conductos nominados NetBIOS FISICA Bloques de mensajes del servidor Controladores de LAN NetBEUI Windows NDIS Conductos nominados NetBIOS

76. TCP/IP: El estándar de los protocolos de comunicación entre redes FISICA IP Protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) ENLACE TCP UDP ARP FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN OSI MAIL HTTP FTP NEWS

77. TCP/IP: Direccionamiento IP Estructura 32 Bits 1010 1110 0011 1100 0111 0011 0001 1111 174 60 115 31 . . . 8 Bits 8 Bits 8 Bits 8 Bits RED HOST

78. TCP/IP: Direccionamiento IP Clasificación de las direcciones 24 Bits CLASE A RED HOST RED HOST HOST HOST RED RED HOST HOST 8 Bits CLASE B RED RED 16 Bits CLASE C

84. Descripción de los elementos de la norma de Cableado Estructurado Tipos de cables utilizados para el Subsistema vertical o backbone 3.000 m Fibra óptica mono-modo 83/125 μ m 2.000 m Fibra óptica multimodo 62.5/125 μ m 90 m (Datos) 150 OHM STP 800 m (Voz) 100 OHM UTP (22 o 24 AWG) Distancia máxima Tipo de Cables

87. Descripción de los elementos de la norma de Cableado Estructurado Algunos elementos del sistema Rack de telecomunicaciones Centro de cableado Patch panel

88. Instalación de los conectores RJ-45

89. Pasos para realizar la instalación de un conector RJ-45 1) Cortar el trozo de cable UTP 2) Quitar el revestimiento plástico 3) Destrenzar los hilos 4) Organizar y aplanar los hilos

90. Pasos para realizar la instalación de un conector RJ-45 5) Recortar los hilos 6) Insertar hilos en el conector RJ-45 7) Inspeccionar el código de colores 8) Realizar el ponchado del cable

91. Representación gráfica de la norma de Cableado Estructurado

92. Representación gráfica de la norma de Cableado Estructurado

93. Estándares de Cableado Estructurado Anillo Estrella RJ-45 UTP N/A Banda base 4 Mbps 16Mbps Paso de testigo en anillo IEEE 802.5 TOKEN RING 10BASET Anillo Anillo Hermafrodita DB-9 IBM tipo 1 STP IBM tipo 1 N/A Banda base 4 Mbps 16Mbps Paso de testigo en anillo IEEE 802.5 TOKEN RING Bus Estrella RJ-45 UTP 100 m Banda base 10 Mbps 100 Mbps CSMA/CD IEEE 802.3 ETHERNET 10BASET Bus Bus BNC Coaxial RG-58 185 m Banda base 10 Mbps CSMA/CD IEEE 802.3 ETHERNET 10BASE2 Bus Bus DB-15 (AUI) Coaxial RG-11 500 m Banda base 10 Mbps CSMA/CD IEEE 802.3 ETHERNET 10BASE5 Topología Tipo de conector Tipo de cable Longitud del segmento Emisión Velocidad Método de acceso Estándar IEEE Nombre

96. IEEE 802.5: Red TOKEN RING Formato de Trama IEEE 802.5 SD AC FC SA INFO ED FCS 1 1 6 6 4 SD AC ED 1 DA FS 1 ʃ ʃ ʃ ʃ 1 1 1 1 TOKEN SD: Delimitador de Inicio AC: Control de Acceso FC: Control de trama DA: Dirección destino SA: Dirección origen FS: Estado de trama ED: Delimitador final FCS: Control de chequeo de trama

98. IEEE 802.3: Red ETHERNET Formato de Trama IEEE 802.3 PRE SD DA SA LEN INFO PAD FCS 7 1 6 6 2 46 - 1500 4 PRE: Preamble SD: Delimitador de Inicio DA: Dirección destino SA: Dirección origen LEN: Longitud INFO: Información PAD: Relleno FCS: Secuencia de chequeo de trama

102. IEEE 802.11: Wireless LAN Standards Definición del estándar de redes MAN inalámbricas (WirelessMAN) Wi-Max sobre banda de 10 a 66 GHz IEEE 802.16 (WiMAX) Mejoras a WirelessMAN Se adiciona el soporte para 2 a 11 GHz IEEE 802.16a (WiMAX) “ Wi-Fi certificado”. Mejora la seguridad sobre 802.11b. Hasta 54 Mbps en 2,4 GHz IEEE 802.11g (Wi-Fi) Hasta 2 Mbps en 2,4 GHZ Hasta 11 Mbps en 2,4 GHz Hasta 54 Mbps en 5 GHz Hasta 2 Mbps en la banda 2,4 GHz Velocidad de TX Redes para PDAs, teléfonos celulares y PCs en intervalos cortos Bluetooth No interoperable con 802.11a, ofrece acceso de alta velocidad a 300 pies de la base. IEEE 802.11b (Wi-Fi) Soporta voz, video y aplicaciones con grandes imágenes IEEE 802.11a (Wi-Fi) Fue mejorada con el estándar 802.11b IEEE 802.11 Pro / Contra & Mas información Standard

105. Interconexión de Redes

107. Repetidor Repetidor Repetidor Segmento A Segmento B Segmento C

109. Repetidor FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN ORIGEN DESTINO

110. Puente o Bridge Red A Red B “ forwarding” Nodo 1 Nodo 31

113. Puente o Bridge FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN ORIGEN DESTINO

114. Tipos de Puentes o Bridges Transparent Bridging – TB TABLA 1 0009A12F.. 000901AB.. TABLA 2 0008A54F.. 0007FC3B.. Spanning Tree Protocol

115. Tipos de Puentes o Bridges Source Routing – SR Trama IEEE 802.5 … 00093AF4.. RUTA RUTA

116. Tipos de Puentes o Bridges Source Routing – Transparent Bridging SR-TB RUTA TABLA 2 0008A54F.. 0007FC3B..

118. Enrutador o Router La determinación de ruta se lleva a cabo en la Capa 3 (capa de red) y permite que el enrutador evalúe las rutas disponibles hacia un destino y decida cuál es la mejor manera para administrar un paquete. Los servicios de enrutamiento utilizan la información de topología de red al evaluar las rutas de red.

119. Interconexión de redes a través de enrutadores ¿Qué ruta usamos? ¿Cuál es la mejor ruta?

120. Enrutador o Router FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN FISICA ENLACE RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN ORIGEN DESTINO

121. Backbone: Red de redes Internet Espina dorsal

122. Implementación de un Backbone Internet Switch 1 Gbps Switches 10/100 Mbps Switches 10/100 Mbps Servidores corporativos Enrutador Link 1 Gbps Link 10/100 Mbps

123. Aplicaciones sobre una red

125. Evolución de la Arquitectura de los Sistemas de Información Sistemas Monolíticos Sistemas Cliente / Servidor Sistemas Web Multi-tier

128. Sistemas Web Multi-tier Interfaz con el usuario Lógica del negocio Manejo de los datos Colección distribuida de objetos Un sistema de información

129. Sistemas Web Multi-tier Bases de datos Sistemas heredados Internet / Intranet Nivel de datos Servidores Web y de Aplicaciones Interfaz de usuarios vía “browsers”

131. Seguridad informática

133. Los sistemas “Anti” Mail server Appliance anti-virus, anti-spam, anti-spyware LAN Corporativa Internet

134. Los sistemas “Anti” El filtro antispam examina todo mensaje remitido a las direcciones de correo electrónico de su dominio y les asigna una probabilidad de que sean mensajes de SPAM, aplicando una serie de reglas internas. El filtro antivirus se encarga de eliminar todo mensaje infectado remitido a cualquiera de las direcciones de correo de su dominio de manera que solo se reciba correo deseado.

135. Algunos productos de fabricantes de los sistemas “Anti”

136. Algunos productos de fabricantes de los sistemas “Anti”

137. Firewall: Pared contrafuego Servidores Corporativos Servidor Web www.mycomp.com Servidor Firewall LAN Corporativa DMZ Internet

138. Tendencias futuras

142. “ Triple Play”: Arquitectura Central telefónica DSLAM Centro de recepción y control Backbone Ethernet IP Red SDH DSLAM Red en la casa del usuario Modem ADSL 2+ STB DSLAM Central telefónica Central telefónica

144. Bibliografía y sitios Web de interés TANENBAUM, Andrew. Redes de Computadores. Editorial Prentice Hall, 3ª. Ed ABAD, Alfredo y MADRID, Mariano. Redes de área local. Editorial McGrawHill, 1ª Ed. www.cisco.com www.alcatel.com www.ibm.com www.spamcop.net www.sun.com www.trendmicro.com www.mcafee.com www.symantec.com www.virusbtn.com www.barracudanetworks.com www.iss.com www.ironport.com

145. Construcción de una red de área local partiendo desde cero (0) Final del Seminario – Taller Barranquilla, Octubre 16 de 2005