El documento describe los conceptos básicos de las redes de telecomunicaciones, incluyendo la topología de red, la arquitectura de redes y el modelo OSI. Explica diferentes modos de transferencia de datos, tipos de topología de red como bus, anillo y estrella, y modelos de arquitectura como el modelo OSI de 7 capas.

1. CARRERA: INFORMÁTICA ASIGNATURA: TELEPROCESO SEMESTRE: IV REDES - TOPOLOGIA ARQUITECTURA DE RED PROFESORA: Msc. Ing. SOLANGE LEAL DE AGUILAR

2. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Se entiende por red de telecomunicación un conjunto de medios técnicos instalados, operados, organizados y administrados con la finalidad de facilitar a los usuarios distintos servicios de telecomunicación. Por lo tanto las redes de telecomunicación constituyen la infraestructura básica de transporte para el intercambio de información entre puntos distantes. Como ejemplos de redes de telecomunicación se pueden citar la Red Telegráfica, la Red Telefónica Conmutada (RTC), Internet… Arquitectura de redes Modelo OSI Definición OBJETIVOS Compartir recursos Proporcionar una mayor fiabilidad Frecuencia de fallo Tiempo de recuperación después de un fallo Protección ante catástrofes Mayor flexibilidad proporcionar medios de comunicación Seguridad: Incluye protección ante: Accesos no autorizados Virus DEFINICION Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Servicios Un servicio de comunicaciones es una actividad finalista de comunicación o bien una capacidad de transporte de información Mayor facilidad en la comunicación entre usuarios Reducción en el presupuesto para software Reducción en el presupuesto para hardware Posibilidad de organizar grupos de trabajo Mejoras en la administración de los equipos y programas Mejoras en la integridad de los datos Mayor seguridad para acceder a la información

3. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Modo de transferencia Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Dedicadas Las redes dedicadas también son conocidas como redes punto a punto, redes de conectividad total o redes malladas. Estos nombres se deben a que todos los equipos están conectados entre sí. Difusión Las redes de difusión tienen un solo canal de difusión compartido por todas las máquinas de la red. Los mensajes cortos (paquetes) que envía una máquina son recibidos por todas las demás. Un campo de dirección dentro del paquete especifica a quien se dirige. Al recibir un paquete, una máquina verifica el campo de dirección. Si el paquete está dirigido a ella, lo procesa; si está dirigido a otra máquina lo ignora.

4. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Modo de transferencia Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Los nodos de conmutación transfieren información de sus entradas a sus salidas, comunicando unas con otras. Estos nodos pueden ser de dos tipos. Nodo de tránsito : son aquellos nodos que no tienen ningún equipo conectado a ellos. Nodo periférico : aquellos que tienen conectados uno o más equipos terminales. Conmutación Una red conmutada consta de una serie de nodos interconectados denominados conmutadores Los distintos equipos no están conectados entre sí directamente, como en los casos anteriores, sino que lo están a través de nodos de conmutación

5. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Modo de transferencia Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación ¿Cómo se transporta información por una red? Redes Conmutadas Redes de Conmutación por Circuito Redes de Conmutación Por paquetes Redes de conmutación por mensajes Manchester Redes de circuitos virtuales Redes de datagramas

6. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Conmutación de circuitos Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Definición Esta formada por un conjunto de conmutadores conectados por enlace físico, en el que cada enlace se divide en n canales Reserva de un circuito físico entre los extremos por toda la duración de la comunicación. Es un servicio orientado a conexión: establecimiento, transmisión y liberación de la conexión. Usa recursos dedicados: ancho de banda + capacidad de conmutación.

7. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Conmutación de circuitos Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Ventajas Garantía de ancho de banda Retardo constante e independiente del ancho de banda (retardo de propagación) Desventajas Retardo de conexión Ancho de banda fijo Circuito virtual fijo sin tener alternativa de camino

8. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Conmutación de Paquete Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Definición No hay reserva de recursos; los recursos se asigna bajo demanda El tamaño viene determinado por la red y el protocolo que la gobierna Los paquetes pueden tener rutas alternativas para llegar a su destino lo que hace un AB variable Red de Datagrama Cada paquete se trabaja de forma independiente Los paquetes tiene una dirección en su cabecera Es no orientado a conexión Tiene una tabla de encaminamiento que se basa en la dirección destino

9. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Conmutación de Paquete Modo de transferencia Dedicadas Difusión Conmutación Red de circuitos virtuales Es una mezcla entre una red conmutada por circuito y una red de datagrama Un circuito virtual es un flujo de paquetes etiquetados que siguen una misma ruta. Este tipo de red se desarrolla para evitar que el encaminamiento de los distintos paquetes de un mismo mensaje se tengan que encaminar uno a uno. También evita que los paquetes se desordenen. Un CV es un circuito lógico: no hay reserva física de recursos.- Un CV es tanto la secuencia de paquetes con etiqueta común como la secuencia de nodos que recorren.- Las etiquetas de CV poseen significado local en cada enlace

10. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Física: Es la disposición física actual de la red, la manera en que los nodos están conectados unos con otros. Lógica: Es el método que se usa para comunicarse con los demás nodos, la ruta que toman los datos de la red entre los diferentes nodos de la misma. Definición En el diseño de redes de comunicación se emplea el término topología para referirse a la configuración adoptada por las estaciones de trabajo para conectarse entre si Una red tiene dos diferentes topologías La distribución de los equipos a interconectar. El tipo de aplicaciones que se van a ejecutar. La inversión que se quiere hacer. El tráfico que va a soportar la red local. La complejidad de instalación y mantenimiento del cableado La vulnerabilidad a fallos o averías La gestión del medio y la facilidad de localización de averías La capacidad de expansión y reconfiguración. El coste Factores a tomar en cuenta “ Las topologías física y lógica pueden ser iguales o diferentes “ Topología Bus Anillo Estrella Malla

11. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Topología en Bus Definición Cada computadora está conectada a un segmento común de cable de red. El segmento de red se coloca como un bus lineal, es decir, un cable largo que va de un extremo a otro de la red, y al cual se conecta cada nodo de la misma. El cable puede ir por el piso, por las paredes, por el techo, o puede ser una combinación de éstos, siempre y cuando el cable sea un segmento continuo Topología de Anillo Topología multipunto Señal digital ( Manchester ) Bidireccional Un cable troncal conecta todos los dispositivos Existe un límite de dispositivos sin usar repetidor (la señal se debilita) Coste muy reducido Características Ventajas Fácil de instalar y mantener No existen elementos centrales del que dependa toda la red, cuyo fallo dejaría inoperante a todas las estaciones Desventajas S e rompe el cable en algún punto, la red queda inoperante por completo que dependa toda la red, cuyo fallo dejaría inoperante a todas las estaciones dificultad para su reconfiguración y aislamiento de las fallas Topología en Estrella Topología en Malla Hibrida e Irregular

12. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Topología en Bus Definición Redes diseñadas de forma que cada equipo está conectado a los dos que tiene adyacentes, hasta formar entre todos ellos un círculo. Topología en Anillo Los mensajes se mueven de nodo a nodo en una sola dirección Línea dedicada punto a punto P.T y F.O Si un dispositivo no recibe la señal en un determinado periodo de tiempo, emite una señal cada dispositivo incorpora un repetidor Características Ventajas Fácil de instalar y mantener Para añadir o quitar solo hay que mover dos conexiones. no hay colisión Desventajas Si se rompe el cable o una ruptura en el anillo (Est inactiva ) que forma el anillo se paraliza toda la red. El trafico unidireccional Topología en Estrella Topología en Malla Hibrida e Irregular

13. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Topología en Bus Definición tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos y no permite otros enlaces. la cual usa el mismo método de envío y recepción de mensajes que un sistema telefónico, ya que todos los mensajes de una topología LAN en estrella deben pasar a través de un dispositivo central de conexiones conocido como concentrador de cableado, el cual controla el flujo de datos. Topología de Anillo Topología en Estrella Topología en Malla Tiene un enlace P_P dedicado con el dispositivo central ( Concentrador o swhitch ) no permite trafico directo Señal digital ( Manchester, NRZ, RZ ) P.T y F.O Características Si se rompe un cable sólo se pierde la conexión del nodo que interconecta Es fácil de detectar y de localizar un problema en la red. Ventajas Si tiene un punto único, que si falla todo falla Desventajas Hibrida e Irregular

14. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Topología en Bus Definición Todos los equipos están conectados entre sí, de manera que ninguno posee una función especial en cuanto a la concentración de tráfico Topología de Anillo Tiene un enlace P_P y dedicado con cualquier otro dispositivo. Señal digital ( Manchester ) P.T y F.O enlace físico Duplex Características Si una ruta falla se puede seleccionar otra alternativa se rompe un cable sólo se pierde la conexión del nodo que interconecta Ventajas El costo la masa de cable puede ser mayor que el espacio disponible Desventajas Topología en Estrella Topología en Malla Hibrida e Irregular

15. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Definición Topología de Red Topología en Bus Topología de Anillo Topología en Estrella Topología en Malla Hibrida e Irregular Hibridas Irregular

16. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Topología de Red Definición consta de dos anillos concéntricos, cada uno de los cuales se conecta solamente con el anillo vecino adyacente. Los dos anillos no están conectados Tiene un enlace P_P no permite trafico directo Es unidireccional F.O Los dos anillos se conocen con el nombre de primario y secundario Características Incrementa la confiabilidad y flexibilidad de la red, cada dispositivo de networking Ventajas Costo Desventajas Topología en Anillo doble Topología en Estrella Extendida Hibrida Topología en Árbol

17. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Topología de Red Definición Es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella Características Cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central busca que la información se mantenga local fácil detección de falla Ventajas Tiene un enlace P_P dedicado con el dispositivo central ( Concentrador, swhitch o router ) no permite trafico directo Señal digital ( Manchester, NRZ, RZ ) P.T y F.O Topología en Anillo doble Topología en Estrella Extendida Hibrida Topología en Árbol

18. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Topología de Red Topología en Anillo doble Topología en Estrella Extendida Hibrida Definición Es similar a la topología en estrella extendida; la diferencia principal es que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal desde el que se ramifican los demás nodos Características Cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central busca que la información se mantenga local fácil detección de falla Ventajas Un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos . no permite trafico directo Señal digital ( Manchester, NRZ, RZ ) P.T y F.O Jerárquica Topología en Árbol Hay dos tipos de topologías en árbol: El árbol binario: cada nodo se divide en dos enlaces El árbol backbone: un tronco bus con nodos ramificados con enlaces que salen de ellos.

19. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Modelos de Arquitectura Definición Las redes de comunicaciones son complejas: hosts , routers , protocolos, servicios, aplicaciones, enlaces, rutas, etc. Definición Los servicios y funciones de una red se estructuran en capas o niveles dentro de un modelo de referencia División modular de los sistemas complejos Permite identificar las relaciones entre las partes Facilita el mantenimiento Independiza la funcionalidad de la implementación Modelo de referencia: funciones de las capas e interfaces entre capas Una arquitectura de comunicaciones es un modelo organizado de todas las funciones que realiza una red

20. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Modelos de Arquitectura Niveles, Entidades y servicios Definición Entidad Elemento activo en el sistema Usa protocolos para proporcionar servicios Entidad par . SAP: Es el punto de acceso a los servicios de una capa inferior, cada SAP tiene una dirección que lo identifica. Interfaz: Define servicios y operaciones primitivas ofrecidas a las entidades de la capa superior en el SAP PDU Llevara una cabecera que permitirá a la entidad de la capa n en el otro lado ensamblar de nuevo la SDU

21. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Modelos de Arquitectura Niveles, Entidades y servicios Definición ¿Porque un diseño dividido en capas?

22. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Modelos OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) Definición En 1977 la Organización Internacional De Estandarización ISO estableció un subcomité encargado de diseñar una arquitectura de comunicación. El resultado fue el Modelo de referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos OSI, adoptado en 1983. Se emplea una arquitectura en niveles a fin de dividir los Problemas de interconexión en partes manejables . Es permitir la comunicación entre sistemas distintos sin que sea necesario cambiar la lógica del hardware o el software . OBJETIVO Cada capa de la arquitectura está pensada para realizar un función bien definida . El número de los niveles debe ser suficiente para que no se agrupen funciones distintas. Debe crearse una nueva capa siempre que se necesite realizar una función bien diferenciada del resto. Las divisiones en las capas deben establecerse de forma que se minimice el flujo de información entre ellas. Permitir que las modificaciones o protocolos que se realicen no afecte a los niveles contiguos. Utilizar la experiencia de protocolos anteriores. Cada nivel debe interaccionar únicamente con los niveles contiguos a él. La función de capa se debe elegir pensando en la definición de protocolos estandarizados internacionalmente. Principios Teóricos

23. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Modelos OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) Definición

24. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel Físico (Physical Layer) Niveles Nivel Físico Contiene las funciones que traducen la información lógica en fenómenos físicos capaces de transmitirse. Se refiere a las especificaciones mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimientos de la transmisión física. Características Esta relacionado únicamente con Hardware Características Físicas de las interfaces y el medio Características mecánicas: Propiedades físicas del interfaz y del medio de Tx Ejemplo: especificación de conectores Representación de los bits (Características eléctricas) Tasa de datos (Tiempo) Sincronización de los bits Configuración de la Línea Topología Física Modo de Transmisión los dispositivos que opera en esta capa están: los repetidores, los concentradores . Define la forma en que deben estar conectados Define las normas para garantizar que cuando la computadora emisora transmita un bit “1”, la computadora receptora verifique que el bit “1” fue recibido

25. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel Enlace de datos (Data Link Layer) Niveles Nivel Físico se encargará de que los mensajes entre dos puntos del camino lleguen sin errores, independientemente de la tecnología de transmisión física utilizada. Características Tramado Direccionamiento Físico Control de flujo Control de errores Control de acceso modificada o alterada la capa de enlace debe de ser capaz de que la maquina emisora vuelva a hacer una retransmisión de la trama Se comunica con las capas de nivel superior a través del Control de Enlace Lógico (LLC). Utiliza una convención de direccionamiento plano. Utiliza el entramado para organizar o agrupar los datos. Utiliza el Control de Acceso al Medio (MAC) para elegir el computador que transmitirá datos binarios, de un grupo en el que todos los computadores tratan de transmitir al mismo tiempo. Proporciona medios para activar, mantener y desactivar el enlace los dispositivos que opera en esta capa están: los puntes, los Switches El nivel de datos tiene a su cargo la integridad de la recepción y el envió de la información Nivel Enlace de datos

26. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Red (Network Layer) Niveles Nivel Físico El nivel encargado de proporcionar el camino real a través del cual irán los datos por los diferentes nodos es el nivel de red . Características utilizan el esquema de direccionamiento Lógico de capa de red para determinar el destino de los datos a medida que se desplazan a través de las redes se establece las normas a cumplir con relación a la manera que los mensajes paquetes transcurren entre las redes origen, destino e intermedias, pudiendo tomar vías alterna para tener un control en la congestión. Encaminamiento e interconexión de redes El dispositivo que opera en esta capa son los routers Es el responsable del direccionamiento del paquete entre sistemas finales, tomando la mejor ruta Nivel Enlace de datos Nivel de Red

27. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Transporte (Trasnport Layer) Niveles Nivel Físico facilitará a los usuarios la apariencia de que hay un conducto de comunicación (conexión lógica) entre los usuarios finales o extremos, que maneje correctamente los flujos de información. Características Proporciona mecanismos de intercambio de datos entre sistemas finales o extremo a extremo (libres de errores, en secuencia, sin pérdidas ni duplicados y con la calidad de servicio solicitada). Direccionamiento en puntos de servicios segmentaciones y reensamblado : Su función principal consiste en aceptar los datos de la capa de sesión, dividirlos en unidades más pequeñas, y pasarlo a la capa de red y asegurar que todos ellos lleguen al otro extremo Control de conexión. Puede estar orienta a conexión o no Si es un servicio o.c. se encarga de solicitar una conexión y de liberarla Si es un servicio no o.c trata al paquete de manera independiente y lo pasa al destino , entre los protocolos de la capa 4 esta TCP y UDP. Control Flujo Control de errores Establece, mantiene y termina las conexiones lógicas para la transferencias de información entre los usuarios Nivel Enlace de datos Nivel de Red Nivel de Transporte

28. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Transporte (Trasnport Layer) Niveles Nivel Físico Nivel Enlace de datos Nivel de Red Nivel de Transporte TCP ofrece un circuito virtual entre aplicaciones de usuario final. Sus características son las siguientes: * Orientado a conexión Confiable * Divide los mensajes salientes en segmentos * Reensambla los mensajes en la estación destino * Vuelve a enviar lo que no se ha recibido * Reensambla los mensajes a partir de segmentos entrantes. UDP transporta datos de manera no confiable entre hosts. Las siguientes son las características del UDP : * No orientado la conexión * Poco confiable * Transmite mensajes llamados datagramas del usuario. * No ofrece verificación de software para la entrega de segmentos poco confiable * No reensambla los mensajes entrantes * No utiliza acuses de recibo * No proporciona control de flujo

29. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Sesión (Session Layer) Niveles Nivel Físico se encarga de funciones dedicadas a organizar la relación entre los usuarios finales, estableciendo la conversación, los turnos de palabra, los asentimientos, controlando el intercambio de datos, etc Características Establece, administra mantiene sesiones entre ellos mismos. Este nivel gestiona el control de dialogo. Esta capa puede permitir que los usuarios de diferentes maquinas puedan establecer sesiones entre ellos, puede permitir a un sistema de tiempo compartido a distancia o transferir un archivo entre dos maquinas, puede tener conexiones de tipo simples, half duplex y full duplex según sea el caso, además esta capa se encarga de la administración del testigo y la sincronización entre el origen y destino de los datos. Control de dialogo Sincronización Es responsable del control de dialogo y de la sincronización Nivel Enlace de datos Nivel de Red Nivel de Transporte Nivel de Sesión

30. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Presentación (Presentation Layer) Niveles Nivel Físico Si fuera necesaria una traducción entre las representaciones de los datos de las aplicaciones, ésta se realizaría por las funciones del nivel de presentación Características Está a cargo de presentar los datos en una forma que el dispositivo receptor pueda comprender, por ejemplo: la analogía de dos personas que hablan distintos idiomas, la única forma de que se puedan entender es que otra persona les traduzca. La capa de presentación actúa como traductor de los dispositivos que necesitan comunicarse dentro de una red. La Capa 6, o capa de presentación, cumple tres funciones principales. .- Formateo de datos presentación .- Cifrado de datos .- Compresión de datos Define el formato en que la información será presentada al usuario e intercambiada entre ellos, así como la sintaxis usadas entre las aplicaciones Nivel Enlace de datos Nivel de Red Nivel de Transporte Nivel de Sesión Nivel de Presentación

31. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Nivel de Aplicación (Application Layer) Niveles Nivel Físico En redes se pretende proporcionar un transporte fiable de datos entre usuarios finales de red y soportar una comunicación significativa entre ambos. Esos usuarios pueden ser humanos o procesos, éstos últimos residen en el nivel superior o de aplicación . Características Establece una interfaz que permite a las aplicaciones correr a través de directorios virtuales y redes, como si estuvieran funcionando localmente. Este nivel hace referencia a las normas que deben cumplir los protocolos con relación a las aplicaciones: navegador, correo electrónico, de conferencia. La capa de aplicación es responsable por lo siguiente: - Identificar y establecer la disponibilidad de los socios de la comunicación deseada - Sincronizar las aplicaciones cooperantes - Establecer acuerdos con respecto a los procedimientos para la recuperación de errores - Controlar la integridad de los datos. Algunos de los servicios específicos: - Terminal virtual de red - Transferencia, acceso y gestión de archivos (FATM) - Servicios de correo - Servicios de directorios Representa el servicio que soporta directamente las aplicaciones Nivel Enlace de datos Nivel de Red Nivel de Transporte Nivel de Sesión Nivel de Aplicación Nivel de Presentación

32. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Resumen

33. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Resumen Encapsulamiento de datos El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información. Nota: La palabra "encabezado" significa que se ha agregado la información correspondiente a la dirección).

34. Asignatura: Teleproceso Redes Topología de red Arquitectura de redes Modelo OSI Resumen Dispositivos de red Una red LAN puede necesitar cubrir más distancias de la que el medio de transmisión admite ó el número de estaciones puede ser demasiado grande para que la entrega de la trama o la gestión de red se haga de forma eficiente. Dispositivos de conexión Dispositivos de red Dispositivos de interconexión de red Encaminadores Paserelas Repetidores Puentes