Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE 0502 Proyecto Eléctrico Dispositivo demarcador de Ethernet 7305 de la marca Tellabs. Configuración e Instalación. Por: Alfredo Guillén Jaén Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Enero del 2012

2 Dispositivo demarcador de Ethernet 7305 de la marca Tellabs. Configuración e Instalación. Por: Alfredo Guillén Jaén Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. M.Sc. Gonzalo Mora Jiménez Profesor Guía Ing. Luis Diego Goldoni García Profesor lector ii Ing. Juan Carlos Lobo Profesor lector

3 DEDICATORIA Primero que nada, le agradezco a Dios por haberme permitido concluir con esta etapa de mis estudios. Le dedico este proyecto a mi familia, especialmente a mi madre, que siempre me ha brindado sus apoyo incondicional. iii

4 RECONOCIMIENTOS Quiero agradecer a los ingenieros Luis Diego Goldoni y Juan Carlos Lobo por su apoyo al ser los profesores lectores. Le agradezco al ingeniero Rafael Valderrama por su ayuda brindada. iv

5 ÍNDICE GENERAL 1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Objetivos Objetivo general Objetivos específicos Metodología CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS DE LAS REDES WAN El modelo OSI y el modelo TCP/IP Capa de Aplicación Capa de presentación Capa de sesión Capa de transporte Rastreo de conversaciones individuales Segmentación de datos Reensamble de segmentos Identificación de aplicaciones Capa de red Direccionamiento v

6 Encapsulación Enrutamiento Desencapsulación Capa de enlace de datos Ethernet Capa física Protocolo IP Dirección IP Prefijos de red y mascara de subred Tipos de direcciones IP Dirección de red Dirección de broadcast Direcciones host Redes LAN LAN virtuales El switch en las VLAN Tipos de VLAN Enlace troncal Etiquetado de tramas mediante los estándares IEEE 802.1Q e IEEE 802.1ad Estándar IEEE 802.1Q Estándar IEEE 802.1ad vi

7 2.5. Redes WAN Redes Metro Ethernet Última milla Media converter EQUIPO DEMARCADOR DE ETHERNET Descripción del equipo Estructura de los puertos Puerto de mantenimiento Puertos UTP y SFP Instalación eléctrica del equipo Descripción de los materiales Procedimiento de instalación Comisionamiento del equipo Pantalla de Control y Configuración IP Interfaz de Línea de Comandos Configuración del equipo Conexión Virtual Ethernet (EVC) Interfaces Ethertype vii

8 Acceso al equipo vía Telnet Ejemplo de configuración CAPÍTULO 4: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA APÉNDICES A. Conversión entre base 2 y base Conversión de base 10 a base Conversión de base 2 a base B. Ejemplos de direccionamiento IP viii

9 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Arquitectura en capas del modelo OSI Figura Equivalencia entre las estructuras del modelo OSI y el modelo TCP/IP Figura Proceso de encapsulación Figura Proceso de segmentación Figura Segmento/datagrama de la Capa de transporte Figura Símbolo de un router Figura Paquete IP Figura Símbolo de un switch Figura Estructura de una trama Ethernet Figura Dirección IP dividida en octetos Figura Ejemplo de prefijo de red y máscara de subred Figura Ejemplo de los tipos de dirección IP Figura Ejemplo de una LAN Figura Esquema de una red LAN tradicional Figura Esquema de una VLAN Figura Distribución de los puertos de un switch en 3 VLANs Figura Trama Ethernet con etiquetado 802.1Q Figura Trama Ethernet con etiquetado 802.1ad (Q-in-Q) Figura Red WAN Figura Capas 2 y 1 OSI en una red WAN ix

10 Figura Diagrama de la terminología de la Capa física WAN Figura Ejemplo de una red Metro Ethernet Figura Punto de demarcación en Estados Unidos e Internacional Figura Modos de funcionamiento del EDD Figura Distribución de puertos del EDD Tellabs Figura Adaptador mini DIN-6 a DB Figura Puerto serial DB-9 de una computadora Figura Adaptador DB-9 a USB Figura Tellabs Figura Convertidor DC/DC Figura Cable de alimentación eléctrica Figura Terminales eléctricas Figura Cable eléctrico 2x Figura Cable eléctrico # Figura Velcro Figura Cinchos de plástico Figura Bandeja Figura Ejemplo de una etiqueta Figura Tornillo para bandeja con tuerca Figura Transceiver SFP x

11 Figura Patch cord UTP Figura Patch cord de fibra óptica Figura Conexión a tierra de la BTS Figura Conexión a tierra del convertidor DC/DC y el EDD Figura Conexión eléctrica al PDU de la BTS Figura Convertidor DC/DC Figura Conexiones eléctricas de los equipos Figura Colocación de los patch cords Figura Resultado final de la instalación Figura Ventana de inicio de la Hiper Terminal } Figura Configuración del puerto virtual en la Hiper Terminal Figura Configuración de la conexión en la Hiper Terminal Figura Ingreso de la contraseña Figura Menú principal Figura Pantalla de Control y Configuración IP Figura Pantalla de chasis y módulo Figura Pantalla de módulo Figura Interfaz de línea de comandos (CLI) Figura Uso del comando? en la CLI Figura Uso del sufijo -h xi

12 Figura Estructura interna de los puertos de EDD Figura Ejemplo del manejo de las EVC en los equipos EDD Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Manejo de las C-VLAN y S-VLAN en los equipos EDD Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Ejemplo de acceso por Telnet xii

13 Figura Figura Figura Figura Topología para el ejemplo de configuración Figura Configuración del equipo A Figura Configuración del equipo C Figura Configuración IP del equipo A Figura Configuración IP del equipo C xiii

14 ÍNDICE DE TABLAS Tabla SFPs aprobados por Tellabs para el uso en equipos Tabla Modos para especificar las CE-VLAN admitidas por un puerto Tabla A Tabla A Tabla A Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B Tabla B xiv

15 NOMENCLATURA Host Nombre que se le da a un equipo final conectado a una red a nivel de la Capa de red de datos del modelo OSI Nodo Nombre que se le da a un equipo final conectado a una red a nivel de la Capa de enlace de datos del modelo OSI Stack de protocolos Conjunto de protocolos interdependientes Stream Flujo de datos IPv4 Siglas en ingles de Internet Protocol Version 4 IPv6 Siglas en ingles de Internet Protocol Version 6 PDU Siglas en ingles de Unidad de Datos de Protocolo Router Dispositivo encargado de realizar el direccionamiento a nivel de la Capa de red del modelo OSI Interfaz Ranura utilizada para conectar dos equipos a través de un medio físico Backbone Conexión principal de una red Socket Conjunto compuesto por una dirección IP y un número de puerto a nivel de la Capa de transporte del modelo OSI Switch Dispositivo encargado de realizar el direccionamiento a nivel de Capa de enlace de datos del modelo OSI Transceiver Dispositivo que recibe y trasmite señales de luz, las cuales las convierte en señales eléctricas para ser utilizadas por el host. LAN Red de área local WAN Red de área amplia VLAN Red de área local Virtual xv

16 RESUMEN El presente proyecto consiste en la elaboración de una manual de instalación electromecánica, comicionamiento y configuración básica para el equipo de demarcación de Ethernet (EDD, Ethernet Demarcation Device) 7305 de la marca Tellabs. Dicho manual está dirigido a personas con poco conocimiento o que no estén familiarizadas con los temas de redes de computadores y telecomunicaciones. Se presenta un marco teórico elaborado a partir recopilaciones bibliográficas, donde se le proporcionan al usuario todos los conceptos que requiere para comprender los procedimientos que se le aplican al equipo. Se realiza una descripción física del equipo EDD 7305, su funcionalidad y los modos en que éste puede operar. Se explican al usuario aspectos básicos de la configuración del equipo, como el ingreso local y remoto al equipo y configuración mediante el menú principal y la línea de comandos. Se presenta una guía ilustrada y detallada de instalación electromecánica del equipo para un escenario específico. Finalmente se presenta un ejercicio guiado de configuración al equipo, donde se ponen en práctica los conceptos expuestos en este documento. xvi

17 xvii

18 1. CAPÍTULO 1: Introducción 1.1. Objetivos Objetivo general Elaborar un manual de configuración y de instalación del equipo Tellabs 7305, que además explique el concepto de última milla, media converter, conceptos básicos del protocolo IP; el cual permita que personas que no cuenten con la capacitación necesaria puedan realizar una instalación sin mayores complicaciones Objetivos específicos Explicar los conceptos de protocolo IP que se aplique en la configuración del equipo. Explicar el concepto de última milla y red de acceso así como mencionar los tipos y especificar cuál es el método que utilizan los equipos 7305, la red de transporte y la red core. Explicar que es un media converter. Describir el equipo Explicar los usos que se le pueden dar al equipo Elaborar una guía de la instalación mecánica y eléctrica del equipo Elaborar un manual de comisionamiento y configuración del equipo

19 Realizar una guía de prueba para el equipo. Realizar las pruebas especificadas en la guía y explicar las mismas Metodología Para la elaboración del presente manual sobre el equipo EDD 7305 se utilizará la siguiente metodología: Elaboración del marco teórico a partir de la recopilación de información bibliográfica. Describir el equipo, y explicar todo lo relativo a la configuración del mismo, a partir de manual oficial del equipo EDD Realizar una guía de instalación electromecánica a partir de la experiencia de instalaciones realizadas del equipo. Elaborar un ejercicio de configuración básica, para poner en práctica los conceptos expuestos. 2

20 2. CAPÍTULO 2: Fundamentos de las redes WAN 2.1. El modelo OSI y el modelo TCP/IP El modelo de interconexión de sistemas abiertos OSI (OSI, Open SystemIinterconnection) es el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO, International Organization for Standardization) en el año 1984, es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. El modelo de interconexión de sistemas abiertos es una representación abstracta en capas, creada como guía para el diseño del protocolo de red. El modelo OSI divide el proceso de networking en diferentes capas lógicas, cada una de las cuales tiene una funcionalidad única y a la cual se le asignan protocolos y servicios específicos. Cada capa del modelo representa una función realizada cuando los datos son transferidos entre aplicaciones cooperativas a través de una red intermedia. Esta representación en forma de pila, en la que cada capa reposa sobre la anterior suele llamarse stack de protocolos o simplemente stack. En una capa no se define un único protocolo sino una función de comunicación de datos que puede ser realizada por varios protocolos. Así, por ejemplo, un protocolo de transferencia de datos y otro de correo electrónico facilitan, ambos, servicios de usuario y son ambos parte de la Capa de aplicación (Capa 7). 3

21 Cada protocolo se comunica con su igual en la capa equivalente de un sistema remoto. Cada protocolo solo ha de ocuparse de la comunicación con su gemelo, sin preocuparse de las capas superior o inferior. Sin embargo, también debe haber un acuerdo en la forma en que se pasan los datos de capa en capa dentro de un mismo sistema, pues cada capa está implicada en el envío de datos. Las capas superiores delegan en las inferiores para la transmisión de los datos a través de la red subyacente. Los datos descienden por el stack, de capa en capa, hasta que son transmitidos a través de la red por los protocolos de la Capa física (Capa 1). En el sistema remoto, irán ascendiendo por el stack hasta la aplicación correspondiente. La ventaja de esta arquitectura es que, al aislar las funciones de comunicación de la red en capas, se minimiza el impacto de cambios tecnológicos en el juego de protocolos, es decir, se puede añadir nuevas aplicaciones sin cambios en la red física y también se puede añadir nuevo hardware a la red sin tener que reescribir el software de aplicación. En la figura se puede observar el proceso de networking a través de las capas del modelo OSI. Por otro lado, el modelo TCP/IP(TCP/IP, Transfer Control Protocol/Internet Protocol) es un modelo descriptivo de protocolos de red creado en la década de 1970 por DARPA (DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency ), una agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Evolucionó de ARPANET(ARPANET, Defense Advanced Research Projects Agency Network), el cual fue la primera red de área amplia (WAN, Wide Area Network) y predecesora de Internet. El modelo TCP/IP, describe un conjunto de guías 4

22 generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que un equipo pueda comunicarse con una red. El esquema de arquitectura del modelo TCP/IP es más simple que el modelo OSI, como resultado de la agrupación de diversas capas en una sola, o bien por no usar alguna de las capas propuestas en dicho modelo de referencia. Figura Arquitectura en capas del modelo OSI. Así, por ejemplo, la Capa de presentación desaparece pues las funciones a definir en ellas se incluyen en las propias aplicaciones. Lo mismo sucede con la Capa de sesión, cuyas 5

23 funciones son incorporadas a la Capa de transporte en los protocolos TCP/IP. Finalmente la Capa de enlace de datos no suele usarse en dicho stack de protocolos. En la figura se pueden observar las equivalencias entre las estructuras del modelo OSI y el modelo TCP/IP. Al igual que en el modelo OSI, los datos descienden por la pila de protocolos en el sistema emisor y la escalan en el extremo receptor. Cada capa de la pila añade a los datos a enviar a la capa inferior, información de control para que el envío sea correcto. Esta información de control se denomina cabecera, pues se coloca precediendo a los datos. A la adición de esta información en cada capa se le denomina encapsulación. A una sección de datos junto con su respectiva cabecera en cada capa se le llama unidad de datos de protocolo o PDU (PDU, Protocol Data Unit) por sus siglas en inglés. Cuando los datos se reciben tiene lugar el proceso inverso (desencapsulación), es decir, según los datos ascienden por la pila, se van eliminando las cabeceras correspondientes. 6

24 Figura Equivalencia entre las estructuras del modelo OSI y el modelo TCP/IP. Figura Proceso de encapsulación. 7

25 Capa de Aplicación La Capa de aplicación, la séptima capa, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP. Es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones que se utilizan para comunicarse y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de Capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino. Existen muchos protocolos de Capa de aplicación y siempre se desarrollan protocolos nuevos. Aunque el grupo de protocolos TCP/IP se desarrolló antes de la definición del modelo OSI, la funcionalidad de los protocolos de la Capa de aplicación de TCP/IP se adaptan aproximadamente a la estructura de las tres capas superiores del modelo OSI. Capas de aplicación, presentación y sesión. La mayoría de los protocolos de la Capa de aplicación de TCP/IP se desarrollaron antes de la aparición de computadoras personales, interfaces del usuario gráficas y objetos multimedia. Como resultado, estos protocolos implementan muy poco de la funcionalidad que es específica en las capas de presentación y sesión del modelo OSI. 8

26 Capa de presentación La Capa de presentación tiene tres funciones principales: Codificación y conversión de datos de la Capa de aplicación para garantizar que los datos del dispositivo de origen se puedan interpretar por la aplicación adecuada en el dispositivo de destino. Compresión de los datos de forma que los pueda descomprimir el dispositivo de destino. Encriptación de los datos para la transmisión y la encriptación de los mismos cuando lleguen a su destino. Generalmente, las implementaciones de la Capa de presentación no están relacionadas con un stack de protocolos en particular. Los estándares para videos y gráficos son algunos ejemplos. Dentro de los estándares más conocidos para video se encuentran QuickTime y el Grupo de expertos en películas (MPEG, Moving Picture Experts Group). QuickTime es una especificación de Apple Computer para audio y video, y MPEG es un estándar para la codificación y compresión de videos. Dentro de los formatos de imagen gráfica más conocidos se encuentran el Formato de intercambio gráfico (GIF, Graphics Interchange Format), Grupo de expertos en fotografía (JPEG, Joint Photographic Experts Group) y Formato de archivo de imagen etiquetada (TIFF, Tagged Image File Format). GIF y JPEG son estándares de compresión y 9

27 codificación para imágenes gráficas, y TIFF es un formato de codificación estándar para imágenes gráficas Capa de sesión Como lo indica el nombre de la Capa de sesión, las funciones en esta capa crean y mantienen diálogos entre las aplicaciones de origen y destino. La Capa de sesión maneja el intercambio de información para iniciar los diálogos y mantenerlos activos, y para reiniciar sesiones que se interrumpieron o desactivaron durante un periodo de tiempo prolongado. La mayoría de las aplicaciones, como los exploradores Web o los clientes de correo electrónico, incorporan la funcionalidad de las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI Capa de transporte La Capa de transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicación. Las responsabilidades principales que debe cumplir son: Rastreo de comunicación individual entre aplicaciones en los hosts de origen y destino. Segmentación de datos y manejo de cada parte. Reensamble de segmentos en streams de datos de aplicación. 10

28 Identificación de diferentes aplicaciones. Existen dos protocolos en la Capa de transporte que se encargan de realizar las funciones de capa 4 mencionadas: el protocolo TCP (TCP, Transfer Control Protocol) y el protocolo UDP (UDP, User Datagram Protocol), aunque para efectos de este documento dichos protocolos no serán estudiados a fondo Rastreo de conversaciones individuales Cualquier host puede tener múltiples aplicaciones que se comunican a través de la red. Cada una de estas aplicaciones se comunicará con una o más aplicaciones en hosts remotos. Es responsabilidad de la Capa de transporte mantener los streams de comunicación múltiple entre estas aplicaciones Segmentación de datos Así como cada aplicación crea un stream de datos para enviarse a una aplicación remota, estos datos se deben preparar para enviarse a través de los medios en partes manejables. Los protocolos de la Capa de transporte describen los servicios que segmentan estos datos de la Capa de aplicación. Esto incluye la encapsulación necesaria en cada sección de datos. Cada sección de datos de aplicación requiere que se agreguen encabezados en la Capa de transporte para indicar la comunicación a la cual está asociada. El PDU de la Capa de 11

29 transporte se llama segmento en el caso de usar el protocolo TCP, y datagrama en caso de utilizar en protocolo UDP. En la figura se pueden observar los procesos de de segmentación y encapsulación. Figura Proceso de segmentación Reensamble de segmentos En el host de recepción, cada sección de datos se puede direccionar a la aplicación adecuada. Además, estas secciones de datos individuales también deben reconstruirse para generar un stream completo de datos que sea útil para la Capa de aplicación. Los protocolos en la Capa de transporte describen cómo se utiliza la información del encabezado de la capa para reensamblar las partes de los datos en streams para pasarlos a la Capa de aplicación. 12

30 Identificación de aplicaciones Para pasar streams de datos a las aplicaciones adecuadas, la Capa de transporte debe identificar la aplicación meta. Para lograr esto, la Capa de transporte asigna un identificador a la aplicación. Los protocolos TCP/IP denominan a este identificador número de puerto. A todos los procesos de software que requieran acceder a la red se les asigna un número de puerto exclusivo en ese host. Este número de puerto se utiliza en el encabezado de la Capa de transporte para indicar qué aplicación se asocia a qué parte. En el encabezado de cada segmento o datagrama, hay un puerto origen y uno de destino. El número de puerto de origen es el número para esta comunicación asociado con la aplicación que origina la comunicación en el host local. El número de puerto de destino es el número para esta comunicación asociado con la aplicación de destino que origina la comunicación en el host local. Los números de puerto se asignan de distintas maneras, en virtud de si el mensaje es una solicitud o una respuesta. Por ejemplo, cuando una aplicación de explorador Web realiza una solicitud a un servidor Web, el explorador utiliza TCP y el número de puerto 80 a menos que se especifique otro valor. Esto sucede porque el puerto TCP 80 es el puerto predeterminado asignado a aplicaciones de servidores Web. Muchas aplicaciones comunes tienen asignados puertos predeterminados. El puerto de origen en el encabezado de un segmento o de un datagrama de la solicitud de un cliente se crea de forma aleatoria desde los números de puerto mayores de

31 Mientras no haya un conflicto con otros puertos en uso en el sistema, el cliente puede elegir cualquier número de puerto del rango de números predeterminados que utiliza el sistema operativo. El número de puerto actúa como dirección de retorno para la aplicación que realiza la solicitud. La Capa de transporte mantiene un seguimiento de este puerto y de la aplicación que generó la solicitud, de manera que cuando se devuelva una respuesta, se pueda enviar a la aplicación correcta. El número de puerto de la aplicación que realiza la solicitud se utiliza como número de puerto de destino en la respuesta que vuelve del servidor. La combinación del número de puerto de la Capa de transporte y de la dirección IP de la Capa de red (Capa 3) asignada al host identifica de manera exclusiva un proceso en particular que se ejecuta en un dispositivo host específico. Esta combinación se denomina socket. Eventualmente, los términos número de puerto y socket se utilizan en forma indistinta. Un par de sockets, que consiste en las direcciones IP de origen y destino y los números de puertos, también es exclusivo e identifica la conversación entre los dos hosts. Por ejemplo, una solicitud de página Web HTTP (HTTP, Hyper Text Transfer Protocol) que se envía a un servidor Web (puerto 80) que se ejecuta en un host con una dirección IPv4 de capa 3 de se destinaría al socket :80. Si el explorador Web que solicita una página Web se ejecuta en el host y el número de puerto dinámico que se asignó al explorador es 49152, el socket para la página Web sería :

32 Las aplicaciones no necesitan saber los detalles operativos de la red en uso. Las aplicaciones generan datos que se envían desde una aplicación a otra sin tener en cuenta el tipo de host destino, el tipo de medios sobre los que los datos deben viajar, el paso tomado por los datos, la congestión en un enlace o el tamaño de la red. Además, las capas inferiores no tienen conocimiento de que existen varias aplicaciones que envían datos en la red. Su responsabilidad es entregar los datos al dispositivo adecuado. La Capa de transporte clasifica entonces estas piezas antes de enviarlas a la aplicación adecuada. Figura Segmento/datagrama de la Capa de transporte Capa de red La Capa de red, o capa 3 de OSI, provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo la capa 3 utiliza cuatro procesos básicos: Direccionamiento Encapsulación Enrutamiento 15

33 Desencapsulación Direccionamiento Primero, la Capa de red debe proporcionar un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales. Si las secciones individuales de datos deben dirigirse a un dispositivo final, este dispositivo debe tener una dirección única, que se conoce como dirección IP (IP, internet protocol).en la actualidad, existen dos tipos de direcciones IP, la versión 4 que consta de 32 bits y la versión 6 de 128 bits, siendo la versión 4 la de uso en vigencia. En una red IPv4 (IPv4, internet protocol version 4), cuando se agrega esta dirección a un dispositivo, al dispositivo se lo denomina host (En el apartado 2.2 se explican los conceptos de redes IP y direcciones IP) Encapsulación La Capa de red debe proporcionar encapsulación. Los dispositivos no deben ser identificados sólo con una dirección; las secciones individuales, las PDU de la Capa de red, deben, además, contener estas direcciones. Durante el proceso de encapsulación, la capa 3 recibe la PDU de la capa 4(segmento/datagrama) y agrega un encabezado o etiqueta de capa 3 para crear la PDU de la capa 3. Cuando se hace referencia a la Capa de red, se denomina paquete a esta PDU. Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener, 16

34 entre otra información, la dirección IP del host hacia el cual se lo está enviando. A esta dirección se la conoce como dirección IP de destino. El encabezado de la capa 3 también contiene la dirección del IP host de origen. A esta dirección se la denomina dirección IP de origen. Después de que la Capa de red completa el proceso de encapsulación, el paquete se envía a la Capa de enlace de datos a fin de prepararse para el transporte a través de los medios Enrutamiento Luego, la Capa de red debe proporcionar los servicios para dirigir estos paquetes a su host de destino. Los host de origen y destino no siempre están conectados a la misma red. En realidad, el paquete podría recorrer muchas redes diferentes. A lo largo de la ruta, cada paquete debe ser guiado a través de la red para que llegue a su destino final. Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son los routers. La función del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su destino. Este proceso se conoce como enrutamiento. El símbolo que representa a un router se observa en la figura Durante el enrutamiento a través de una internetwork, o sea a través de varias redes, el paquete puede recorrer muchos dispositivos intermediarios. A cada ruta que toma un paquete para llegar al próximo dispositivo se la llama salto. A medida que se reenvía el paquete, su contenido (la unidad de datos del protocolo PDU de la Capa de transporte) permanece intacto hasta que llega al host de destino. 17

35 Figura Símbolo de un router Desencapsulación Finalmente, el paquete llega al host de destino y es procesado en la capa 3. El host examina la dirección de destino para verificar que el paquete fue direccionado a este dispositivo. Si la dirección es correcta, el paquete es desencapsulado por la Capa de red y la PDU de la capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la Capa de transporte. A diferencia de la Capa de transporte (Capa 4 de OSI), que administra el transporte de datos entre los procesos que se ejecutan en cada host final, los protocolos de la Capa de red especifican la estructura y el procesamiento del paquete utilizados para llevar los datos desde un host hasta otro host. Operar ignorando los datos de aplicación que se llevan en cada paquete permite a la Capa de red llevar paquetes para múltiples tipos de comunicaciones entre diversos hosts. 18

36 Figura Paquete IP Capa de enlace de datos La Capa de enlace de datos proporciona un medio para intercambiar datos a través de medios locales comunes. La Capa de enlace de datos realiza dos servicios básicos: Permite a las capas superiores acceder a los medios usando técnicas como tramas. Controla cómo se ubican los datos en los medios y cómo se reciben desde los medios usando técnicas como el control de acceso a los medios y la detección de errores. Al igual que con cada una de las capas OSI, existen términos específicos para esta capa: Trama: es la PDU de la capa de enlace de datos. Nodo: es la notación de la capa 2 para dispositivos de red conectados a un medio común. Medios/medio (físico): los medios físicos para la transferencia de información entre dos nodos (cables de cobre). Red (física): dos o más nodos conectados a un medio común. 19

37 La Capa de enlace de datos es responsable del intercambio de tramas entre nodos (equipos conectados a la red) a través de los medios de una red física. La Capa de enlace de datos prepara los paquetes para su transporte a través de los medios locales encapsulándolos con un encabezado y un tráiler para crear una trama. A diferencia de otras PDU que han sido analizadas en este documento, la trama de la Capa de enlace de datos incluye: Datos: el paquete desde la Capa de red. Encabezado: contiene información de control, como direccionamiento de capa 2, y está ubicado al comienzo de la PDU. Tráiler: contiene información para el control de errores, agregada al final de la PDU. La Capa de enlace de datos proporciona direccionamiento que se utiliza para transportar la trama a través de los medios locales compartidos. Las direcciones de dispositivo en esta capa se llaman direcciones físicas o direcciones MAC (MAC, Media Access Control) y se dice que son físicas porque dichas direcciones en encuentran en el hardware de las tarjetas de red NIC (NIC, Network Iinterface Card) de los equipos. El direccionamiento de la Capa de enlace de datos está contenido en el encabezado de la trama y especifica el nodo de destino de la trama en la red local. El encabezado de la trama también puede contener la dirección de origen de la trama. A diferencia de las direcciones lógicas de la capa 3 que son jerárquicas (Las direcciones de capa 3 se explicaran a detalle en el apartado 2.2), las direcciones MAC no indican en qué 20

38 red está ubicado el dispositivo. Si el dispositivo se traslada a otra red o subred, sigue funcionando con la misma dirección física de la capa 2. Los dispositivos que se encargan del direccionamiento de capa 2 en los medios locales se denominan switch. Los switchs son dispositivos intermediarios que leen la información del encabezado de la trama para obtener las direcciones MAC de origen y destino, y de esta manera reenvían la trama por la interfaz (puerto) adecuada. El símbolo de un switch se presenta en la figura Figura Símbolo de un switch Debido a que la trama sólo se utiliza para transportar datos entre nodos a través del medio local, la dirección de la capa de enlace de datos sólo se utiliza para entregas locales. Las direcciones en esta capa no tienen significado más allá de la red local. Si el paquete en la trama debe pasar a otra red, el dispositivo intermediario (un router) desencapsula la trama original, crea una nueva trama para el paquete y la envía al nuevo la nueva red. La nueva trama usa el direccionamiento de origen y de destino según sea necesario para transportar el paquete a través del nuevo medio. 21

39 Ethernet Todos los protocolos de Capa de enlace de datos encapsulan la PDU de la capa 3 dentro del campo de datos de la trama. Sin embargo, la estructura de la trama y los campos contenidos en el encabezado varían de acuerdo con el protocolo. El protocolo de Capa de enlace de datos describe las características requeridas para el transporte de paquetes a través de diferentes medios físicos. Estas características del protocolo están integradas en la encapsulación de la trama. Cuando la trama llega a su destino y el protocolo de Capa de enlace de datos saca la trama del medio, la información del encabezado es leída y descartada. No hay una estructura de trama que cumpla con las necesidades de todos los transportes de datos a través de todos los tipos de medios. En una red IP, todos los protocolos de la capa 2 del modelo OSI trabajan con el protocolo de Internet en la capa 3 del modelo de OSI. Sin embargo, el protocolo de la capa 2 real en uso depende de la topología lógica de la red y de la implementación de la Capa física. Debido al amplio rango de medios físicos utilizados a través de un rango de topologías en interconexión de redes, hay una gran cantidad correspondiente de protocolos de la capa 2 en uso. Los protocolos de capa 2 más utilizados en la actualidad son: Ethernet Protocolo punto a punto (PPP) 22

40 Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC) Frame Relay Modo de transferencia asíncrona (ATM) Ethernet es una familia de tecnologías de networking IEEE e IEEE Los estándares de Ethernet definen los protocolos de la capa 2 y las tecnologías de la capa 1. Ethernet es el protocolo de Capa de enlace de datos (Capa 2) más ampliamente utilizado en las redes de área local o LAN por sus siglas en ingles (LAN, local area network) y soporta anchos de banda de datos de 10, 100, 1000, o Mbps. Las redes LAN se explicarán más adelante en el apartado 2.3. Figura Estructura de una trama Ethernet Capa física La Capa física de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la Capa de enlace de datos a través de los medios de red. Esta capa acepta una trama completa desde la Capa de enlace de datos y la codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermediario recibe los bits codificados que componen una trama. 23

41 El envío de tramas a través de medios locales requiere los siguientes elementos de la Capa física: Medios físicos y conectores asociados Una representación de los bits en los medios Codificación de los datos y de la información de control Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red En este momento del proceso de comunicación, la Capa de transporte ha segmentado los datos del usuario, la Capa de red los ha colocado en paquetes y luego la Capa de enlace de datos los ha encapsulado como tramas. El objetivo de la Capa física es crear la señal óptica, eléctrica o de microondas que representa a los bits en cada trama. Luego, estas señales se envían por el medio de transmisión una a la vez. Otra función de la Capa física es la de recuperar estas señales individuales desde los medios, restaurarlas para sus representaciones de bit y enviar los bits hacia la Capa de enlace de datos como una trama completa Protocolo IP Los protocolos implementados en la Capa de red del modelo OSI que llevan datos del usuario son: Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) Protocolo de Internet versión 6 (IPv6) Intercambio Novell de Paquetes de Internetwork (IPX) 24

42 AppleTalk Servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet) El Protocolo de Internet IPv4 es el protocolo de transporte de datos de la capa 3 más ampliamente utilizado y será el tema de este apartado. IPv4 encapsula o empaqueta el PDU de la Capa de transporte para que la red pueda entregarlo a su host de destino. La encapsulación IPv4 permanece en su lugar desde el momento en que el paquete abandona la Capa de red del host de origen hasta que llega a la Capa de red del host de destino. El proceso de encapsulación de datos por capas permite que los servicios en las diferentes capas se desarrollen y escalen sin afectar otras capas. Esto significa que los segmentos de la Capa de transporte pueden ser empaquetados fácilmente por los protocolos de la Capa de red existentes, como IPv4 e IPv6, o por cualquier protocolo nuevo que pueda desarrollarse en el futuro. Los routers pueden implementar estos diferentes protocolos de la Capa de red para operar concurrentemente en una red hacia y desde el mismo host u otro. El enrutamiento realizado por estos dispositivos intermediarios sólo considera el contenido del encabezado del paquete que encapsula el segmento. En todos los casos, la porción de datos del paquete, es decir, la PDU de la Capa de transporte encapsulada, se mantiene inalterable durante los procesos de la Capa de red. 25

43 Dirección IP Una dirección IP es una etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una interfaz (puerto) de un dispositivo (una computadora, un servidor, etc.) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Red IP). Cada dispositivo de una red debe definirse en forma exclusiva. En la Capa de red, es necesario identificar los paquetes de la transmisión con las direcciones de origen y de destino de los dos sistemas finales. Con IPv4, esto significa que cada paquete posee una dirección de origen de 32 bits y una dirección de destino de 32 bits en el encabezado de capa 3. Usar direccionamiento jerárquico significa que se conservan los niveles más altos de la dirección; con un nivel de red y luego el nivel de host. En cada dirección IPv4, una porción de los bits de orden superior (los bits más a la izquierda) representan la dirección de red mientras que la otra porción de los bits representan la dirección de un host en específico. En la capa 3, se define una red como un grupo de hosts con patrones de bits idénticos en la porción de dirección de red de sus direcciones. A pesar de que los 32 bits definen la dirección IPv4, existe una cantidad variable de bits que conforman la porción de host de la dirección. La cantidad de bits usada en esta porción de host determina la cantidad de host que podemos tener dentro de la red. 26

44 La dirección IPv4 lógica de 32 bits tiene una composición jerárquica y consta de dos partes. La primera parte identifica la red y la segunda parte identifica al host en esa red. Se requiere de las dos partes para completar una dirección IP. Por comodidad, las direcciones IPv4 se dividen en cuatro grupos de ocho bits (octetos). Cada octeto se convierte a su valor decimal y la dirección completa se escribe como los cuatro valores decimales separados por punto (período). Por ejemplo, tomando la dirección : En este ejemplo, como se muestra en la figura , los tres primeros octetos, ( ) identificarán la porción de la red de la dirección, y el último octeto (10) identifica al host. Figura Dirección IP dividida en octetos 27

45 Esto se denomina direccionamiento jerárquico, debido a que la porción de red indica la red en la que cada dirección host única está ubicada. Los routers sólo necesitan conocer cómo llegar a cada red en lugar de conocer la ubicación de cada host individual. Con el direccionamiento jerárquico de IPv4, la porción de la red de la dirección para todos los hosts en una red es la misma. Para dividir una red, la porción de la red de la dirección es extendida para usar bits desde la porción del host de la dirección. Estos bits de host pedidos prestados se usan como bits de red para representar las diferentes subredes dentro de un rango de red original. Dado que una dirección IPv4 es de 32 bits, cuando los bits del host se usan para dividir una red, cuantas más subredes se crean, menos hosts pueden utilizarse para cada subred. Independientemente de la cantidad de subredes creada, se requiere que cada uno de los 32 bits identifique un host individual. Al procedimiento utilizado para dividir redes IP se le conoce como subnetting, y aunque es importante que el usuario comprenda dicho procedimiento no es primordial, por tanto el desarrollo de dicho tema no se realiza en el presente documento. Además, en el presente documento se hará uso de los términos red y subred indistintamente. A la cantidad de bits de una dirección que se utiliza como porción de red se la denomina duración de prefijo. Por ejemplo, si una red usa 24 bits para expresar la porción de red de una dirección, se dice que el prefijo es /24. En los dispositivos de una red IPv4, un número separado de 32 bits llamado máscara de subred indica el prefijo. En el apéndice B, se encuentran varios ejemplos de direcciones IP con diferentes máscaras de subred que guiaran al usuario a una completa comprensión del tema. 28

46 Prefijos de red y mascara de subred Al expresar una dirección de red IPv4, se agrega una longitud de prefijo a la dirección de red. La longitud de prefijo es la cantidad de bits en la dirección que conforma la porción de red. Por ejemplo: en /24, /24 es la longitud de prefijo e indica que los primeros 24 bits son la dirección de red. Esto deja a los 8 bits restantes, el último octeto, como la porción de host. Entonces, continuando con el ejemplo anterior, supóngase un host identificado con la dirección /24. Como la longitud de prefijo es /24, los primeros 24 bits de la dirección IPv4 (los primeros tres octetos) identifican a la red, mientras los últimos 8 bits (último octeto) identifican al host. En la sección se aprenderá como a partir de una dirección IPv4 identificar la red y el host perteneciente a dicha red. No siempre se asigna un prefijo /24 a las redes. El prefijo asignado puede variar de acuerdo con la cantidad de hosts de la red. Tener un número de prefijo diferente cambia el rango de host y la dirección de broadcast (el concepto de broadcast se analiza en el apartado ) para cada red. Otra entidad que se utiliza para especificar la porción de red de una dirección IPv4 en los dispositivos de red se llama máscara de subred. La máscara de subred consta de 32 bits, al igual que la dirección, y utiliza unos y ceros para indicar qué bits de la dirección son bits de red y qué bits son bits de host. Para definir las porciones de red y de host de una dirección, los dispositivos usan un patrón 29

47 separado de 32 bits llamado máscara de subred, como se muestra en la figura La máscara de subred se expresa con el mismo formato decimal punteado que la dirección IPv4. La máscara de subred se crea al colocar un 1 binario en cada posición de bit que representa la porción de red y un 0 binario en cada posición de bit que representa la porción de host. Como se muestra en la figura , un prefijo /24 se expresa como una máscara de subred como ( ). Los bits restantes (orden inferior) de la máscara de subred son ceros, que indican la porción de host dentro de la red. La máscara de subred se configura en un host junto con la dirección IPv4 para definir la porción de red y la porción de host de esa dirección. El prefijo y la máscara de subred son diferentes formas de representar lo mismo, la porción de red de una dirección. Figura Ejemplo de prefijo de red y máscara de subred 30

48 Tipos de direcciones IP Figura Ejemplo de los tipos de dirección IP Dirección de red Como se recordará, la dirección IPv4 se divide en dos secciones, la porción de red y la porción de host. La dirección de red es una manera estándar de hacer referencia a una red. Por ejemplo: se podría hacer referencia a la red de la figura como la red /24. Todos los hosts de la red /24 tendrán los mismos bits de red, debido a que el prefijo es /24, los tres primeros octetos de cualquier host que pertenezca a la red /24 serán y el valor del último octeto identificará el host en dicha red. Debido a que se utilizan 31

49 8 bits (un octeto) para identificar un host en la red /24, dicha red puede contener un máximo de 256 host, que se encuentran en el rango de a Dentro del rango de dirección IPv4 de una red, la dirección más baja (primera dirección) se reserva para la dirección de red. Esta dirección tiene un 0 para cada bit de host en la porción de host de la dirección. Retomando el ejemplo anterior, si un host estuviera identificado con la dirección IPv /24, se tiene que la dirección de red es mientras que el 55 (último octeto) identifica al host Dirección de broadcast La dirección de broadcast IPv4 es una dirección especial para cada red que permite la comunicación a todos los host en esa red. Para enviar datos a todos los hosts de una red, un host puede enviar un solo paquete dirigido a la dirección de broadcast de la red. La dirección de broadcast utiliza la dirección más alta (última dirección) en el rango de la red. Ésta es la dirección en la cual los bits de la porción de host son todos 1. Para la red /24 con 24 bits de red, la dirección de broadcast sería A esta dirección se la conoce como broadcast dirigido. 32

50 Direcciones host Como se describió anteriormente, cada dispositivo final requiere una dirección única para enviar un paquete a dicho host. En las direcciones IPv4, se asignan los valores entre la dirección de red y la dirección de broadcast a los dispositivos en dicha red. En el ejemplo de la figura las direcciones de host se encuentran en el rango de a , como por ejemplo la dirección (Obsérvese que a un host no se le puede asignar la dirección de broadcast ni dirección de red) Redes LAN Las infraestructuras de red pueden variar en gran medida en términos de: El tamaño del área cubierta El número de usuarios conectados El número y los tipos de servicios disponibles Una red individual generalmente cubre una única área geográfica y proporciona servicios y aplicaciones a personas dentro de una estructura organizacional común, como una empresa, un campus o una región. Este tipo de red se denomina Red de Área Local (LAN). Una LAN es una red que conecta los ordenadores en un área relativamente pequeña y predeterminada (como una habitación, un edificio, o un conjunto de edificios). Las estaciones de trabajo y los ordenadores personales en oficinas normalmente están conectados en una red LAN, lo que permite que los usuarios envíen o reciban archivos y 33

51 compartan el acceso a los archivos y a los datos. Cada ordenador conectado a una LAN se llama un nodo. Cada nodo (ordenador individual) en un LAN tiene su propia CPU(CPU, Central Processing Unit) con la cual ejecuta programas, pero también puede tener acceso a los datos y a los dispositivos en cualquier parte en la LAN. Esto significa que muchos usuarios pueden compartir dispositivos costosos, como impresoras laser, así como datos. Los usuarios pueden también utilizar la LAN para comunicarse entre ellos, por ejemplo enviando o chateando. Una LAN por lo general está administrada por una organización única. El control administrativo que rige las políticas de seguridad y control de acceso está implementado en el nivel de red. Figura Ejemplo de una LAN 34

52 2.4. LAN virtuales Una LAN virtual, también conocida como VLAN (VLAN, Virtual Local Area Network), es una red de área local que agrupa un conjunto de equipos de manera lógica y no física. Efectivamente, la comunicación entre los diferentes equipos en una red de área local está regida por la arquitectura física. Gracias a las redes virtuales (VLAN), es posible liberarse de las limitaciones de la arquitectura física (limitaciones geográficas, limitaciones de dirección, etc.), ya que se define una segmentación lógica basada en el agrupamiento de equipos. Uno de los problemas que se presentan en el esquema de una LAN tradicional es el de no poder tener una confidencialidad entre usuarios de la LAN como pueden ser los directivos de la misma, también estando todas las estaciones de trabajo en una misma red el ancho de banda de la misma no es aprovechado correctamente. La solución a este problema era la división de la LAN en segmentos físicos los cuales fueran independientes entre sí, dando como desventaja la imposibilidad de comunicación entre las LANs para algunos de los usuarios de la misma. En el ejemplo de la figura se muestra un esquema de LAN tradicional, donde cada edificio tiene su propia LAN. El problema que se evidencia es que cada edificio está limitado geográficamente a su propia LAN, y así por ejemplo, los usuarios directivos solo pueden tener acceso a su red en el edificio 1, y los empleados solo tienen acceso a la red de empleados en el edificio 2.La necesidad de confidencialidad como 35

53 así el mejor aprovechamiento del ancho de banda disponible dentro de la corporación ha llevado a la creación y crecimiento de las VLAN. Una VLAN se encuentra conformada por un conjunto de dispositivos de red interconectados ( hubs, bridges, switchs o estaciones de trabajo) y se dice que es una red definida por software, o sea que es una red virtual. Figura Esquema de una red LAN tradicional 36

54 Como se observa en la figura 2.4.2, al implementar el concepto de VLAN, las subredes LAN ya no se encuentran limitadas a su espacio geográfico, de esta manera se puede tener acceso a cualquier LAN en cualquier edificio. En el ejemplo de la figura 2.4.2, se agruparon los puertos 1 de cada switch para que conformen la VLAN de directivos, los puertos 2 conforman la VLAN de empleado y los puertos 3 la VLAN de invitados. Así por ejemplo, si en cualquier edificio se conecta un equipo al puerto 1 de su correspondiente switch, dicho equipo estará accesando a la red de directivos, y si se conecta al puerto 2 accesará la red de empleados. Figura Esquema de una VLAN 37

55 Una VLAN permite que un administrador de red cree grupos de dispositivos conectados a la red de manera lógica que actúan como si estuvieran en su propia red independiente, incluso si comparten una infraestructura común con otras VLAN. El concepto de agrupación de puertos se explica en el siguiente apartado El switch en las VLAN Los puertos de switch son interfaces de capa 2 únicamente asociados con un puerto físico. Los puertos de switch se utilizan para manejar la interfaz física y los protocolos asociados de capa 2, por lo tanto no manejan enrutamiento. Los puertos de switch pueden pertenecer a una o más VLAN. Cuando se configura una VLAN se debe asignarle un número de ID y se le puede dar un nombre si se desea. El propósito de las implementaciones de la VLAN es asociar con un criterio los puertos del switch con la o las VLAN pertinentes. Se configura el puerto para enviar una trama a una VLAN específica. El usuario puede configurar un puerto para que pertenezca a una VLAN mediante la asignación de un modo de membrecía que especifique el tipo de tráfico que envía el puerto y las VLAN a las que puede pertenecer. Se puede configurar un puerto para que admita estos tipos de VLAN: VLAN estática: Las VLAN estáticas también se denominan VLAN basadas en el puerto. Las asignaciones en una VLAN estática se crean mediante la asignación de los puertos de un switch a una VLAN. Cuando un dispositivo entra en la red, 38

56 automáticamente asume su pertenencia a la VLAN a la que ha sido asignado el puerto. Si el usuario cambia de puerto de entrada y necesita acceder a la misma VLAN, el administrador de la red debe cambiar manualmente la asignación a la VLAN del nuevo puerto de conexión en el switch (Se recomienda revisar de nuevo el ejemplo de la figura 2.4.2). VLAN dinámica: este modo no se utiliza ampliamente en las redes de producción y por lo tanto no se desarrolla en el presente documento. Si por ejemplo, en un edificio se cuenta con tres redes, una de invitados, otra de usuarios y otra de directivos, y se quiere que en el piso 1 de dicho edificio cuente con acceso a todas las redes LAN, y además se cuenta con un switch de 24 puertos; una posible solución sería distribuir los puertos de switch como se sigue: se asignan 10 puertos para la VLAN de invitados, 10 puertos para la VLAN de usuarios y 4 puertos para la VLAN de directivos. La solución se observa en la figura

57 Figura Distribución de los puertos de un switch en 3 VLANs Tipos de VLAN Actualmente existe fundamentalmente una manera de implementar las VLAN: VLAN basadas en puerto. Una VLAN basada en puerto se asocia con uno o varios puertos denominados puertos de acceso. Sin embargo, en las redes existe una cantidad de términos para las VLAN. Algunos términos definen el tipo de tráfico de red que envían y otros definen una función específica que desempeña una VLAN. A continuación se describe la terminología común de VLAN: VLAN de datos: Una VLAN de datos es una VLAN configurada para enviar sólo tráfico de datos generado por los usuarios. Una VLAN podría enviar tráfico basado en voz o tráfico utilizado para administrar el switch, pero este tráfico no sería parte de una VLAN de datos. Es una práctica común separar el tráfico de voz y de 40

58 administración del tráfico de datos. La importancia de separar los datos del usuario del tráfico de voz y del control de administración del switch se destaca mediante el uso de un término específico para identificar las VLAN que sólo pueden enviar datos del usuario: una "VLAN de datos". A veces a una VLAN de datos se le denomina VLAN de usuario. VLAN predeterminada: Todos los puertos de switch se convierten en un miembro de la VLAN predeterminada luego del arranque inicial del switch. Hacer participar a todos los puertos del switch en la VLAN predeterminada los hace a todos parte del la misma red. Esto admite cualquier dispositivo conectado a cualquier puerto de switch para comunicarse con otros dispositivos en otros puertos de switch. Generalmente en los equipos la VLAN predeterminada para los switchs es la VLAN 1. Es una optimización de seguridad para cambiar la VLAN predeterminada a una VLAN que no sea la VLAN 1; esto implica configurar todos los puertos en el switch para que se asocien con una VLAN predeterminada que no sea la VLAN 1. VLAN nativa: Se asigna una VLAN nativa a un puerto troncal(los puertos o enlaces troncales se explican en el siguiente apartado). Un puerto de enlace troncal admite el tráfico que llega de muchas VLAN (tráfico etiquetado) como también el tráfico que no llega de una VLAN (tráfico no etiquetado). VLAN de administración: Una VLAN de administración es cualquier VLAN que se configura para acceder a las capacidades administrativas de un switch. 41

59 Enlace troncal El enlace troncal proporciona un método eficaz para distribuir la información del identificador de VLAN a otros switchs. Los dos tipos de mecanismos de enlace troncal estándar que existen son el etiquetado de tramas y el filtrado de tramas. En este documento solo se explica cómo se puede usar el etiquetado de tramas para ofrecer una solución más escalable para la implementación de las VLAN. El estándar IEEE 802.1Q establece el etiquetado de tramas como el método para implementar las VLAN. El etiquetado de trama coloca un identificador único (ID) en el encabezado de cada trama a medida que se envía por todo el backbone de la red. El identificador es comprendido y examinado por cada switch antes de enviar cualquier trama a otros switchs, routers o estaciones finales. Cuando la trama sale del backbone de la red, el switch elimina el identificador antes de que la trama se transmita a la estación final objetiva, debido a que las estaciones finales no tienen la capacidad de interpretar dichos identificadores. El etiquetado de trama funciona a nivel de capa 2 y requiere pocos recursos de red o gastos administrativos. Es importante entender que un enlace troncal no pertenece a una VLAN específica. Un enlace troncal es un conducto para las VLAN entre los switchs y los routers. 42

60 Etiquetado de tramas mediante los estándares IEEE 802.1Q e IEEE 802.1ad Estándar IEEE 802.1Q Recuerde que los switchs son dispositivos de capa 2. Sólo utilizan la información del encabezado de trama de Ethernet para enviar paquetes. El encabezado de trama no contiene la información que indique a qué VLAN pertenece la trama. Posteriormente, cuando las tramas de Ethernet se ubican en un enlace troncal, necesitan información adicional sobre las VLAN a las que pertenecen. Esto se logra por medio del uso del encabezado de encapsulación 802.1Q. El estándar IEEE 802.1Q es un tipo especial de trama Ethernet. Este encabezado agrega una etiqueta a la trama de Ethernet original y especifica la VLAN a la que pertenece la trama. Antes de explorar los detalles de una trama 802.1Q, es útil comprender lo que hace un switch al enviar una trama a un enlace troncal. Cuando el switch recibe una trama en un puerto configurado en modo de acceso (puerto conectado a un equipo final, como una PC) con una VLAN estática, el switch lee la trama e inserta una etiqueta de VLAN y envía la trama etiquetada a un puerto de enlace troncal. El campo de etiqueta de la VLAN consiste en un campo EtherType, un campo de información de control de etiqueta y el campo FCS (FCS, Frame Check Sequence). El campo EtherType para 802.1Q es establecido al valor hexadecimal de 0x8100. Este valor se denomina valor de ID de protocolo de etiqueta (TPID, Tag Protocol ID). Con el 43

61 campo EtherType configurado al valor 0x8100, el switch que recibe la trama sabe que se trata de una trama 802.1Q y puede buscar la información en el campo de información de control de etiqueta. Figura Trama Ethernet con etiquetado 802.1Q Estándar IEEE 802.1ad El IEEE define una extensión de VLAN mediante el estándar IEEE 802.1ad como una enmienda al estándar 802.1Q. Este estándar, también es conocido como Q-in-Q. IEEE 802.1ad basa su funcionamiento en apilar de forma consecutiva dos etiquetas VLAN, uno para el proveedor (S-VLAN) y otro para el cliente (C-VLAN). El mecanismo es similar al empleado en 802.1q; añade una nueva etiqueta que permite que el proveedor administre sus propias etiquetas e identifique individualmente las redes de sus clientes, 44

62 mientras que la primera (original) etiqueta se utiliza para identificar las VLANs en la red del cliente. Las tramas de cliente que llegan al proveedor con una etiqueta VLAN (lo que pasará a ser C-VLAN) son encapsuladas mediante una S-VLAN que vendrá determinada por el servicio al que el cliente haya accedido. Esta nueva definición permite que el proveedor de servicios maneje mediante una sola VLAN a clientes que tienen múltiples VLANs en su LAN. Con Q-in-Q, el VLAN ID del operador es el indicador del conexión virtual Ethernet (EVC, Ethernet Virtual Connection), mientras que el VLAN ID del cliente (C-VLAN) tiene significado en la red interna del cliente y es oculto a la red del operador. Las conexiones virtuales Ethernet se explicarán en el apartado Figura Trama Ethernet con etiquetado 802.1ad (Q-in-Q) 45

63 2.5. Redes WAN Una red de transporte, también denominada red troncal, núcleo de red o backbone tiene como objetivo concentrar y transportar el tráfico de datos que proviene de las redes de acceso(se explican en el apartado 2.6) para llevarlo a mayores distancias. Una WAN es una Red de Área Extensa(WAN, Wide Area Network) que se extiende sobre un área geográfica amplia, a veces sobrepasando las fronteras de las ciudades, pueblos o naciones, se conoce además como un sistema de comunicación que interconecta redes de área local (LAN) que están en distintas ubicaciones geográficas. Las redes WAN conforman la red de transporte, y los enlaces atraviesan áreas públicas locales. Las WAN se diferencian de las LAN en varios aspectos. Mientras que una LAN conecta computadoras, dispositivos periféricos y otros dispositivos de un solo edificio u de otra área geográfica pequeña, una WAN permite la transmisión de datos a través de distancias geográficas mayores. Además, la empresa debe suscribirse a un proveedor de servicios WAN para poder utilizar los servicios de red de portadora de WAN. Las LAN normalmente son propiedad de la empresa o de la organización que las utiliza. 46

64 Figura Red WAN Las WAN utilizan instalaciones suministradas por un proveedor de servicios, o portadora, como una empresa proveedora de servicios de telefonía o una empresa proveedora de servicios de cable, para conectar los sitios de una organización entre sí con sitios de otras organizaciones, con servicios externos y con usuarios remotos. En general, las WAN transportan varios tipos de tráfico, tales como voz, datos y video. Las tres características principales de las WAN son las siguientes: Las WAN generalmente conectan dispositivos que están separados por un área geográfica más extensa que la que puede cubrir una LAN. Las WAN utilizan los servicios de operadoras, como empresas proveedoras de servicios de telefonía, empresas proveedoras de servicios de cable, sistemas satelitales y proveedores de servicios de red. 47

65 Las WAN usan conexiones seriales de diversos tipos para brindar acceso al ancho de banda a través de áreas geográficas extensas. Las tecnologías LAN proporcionan velocidad y rentabilidad para la transmisión de datos dentro de organizaciones, a través de áreas geográficas relativamente pequeñas. Sin embargo, hay otras necesidades empresariales que requieren la comunicación entre sitios remotos, incluidas las siguientes: Los empleados de las oficinas regionales o las sucursales de una organización necesitan comunicarse y compartir datos con la sede central. Con frecuencia, las organizaciones desean compartir información con otras organizaciones que se encuentran a grandes distancias. Por ejemplo, los fabricantes de software comunican periódicamente información sobre productos y promociones a los distribuidores que venden sus productos a los usuarios finales. Con frecuencia, los empleados que viajan por temas relacionados con la empresa necesitan acceder a la información que se encuentra en las redes corporativas. Además, los usuarios de computadoras domésticas necesitan enviar y recibir datos que recorren distancias cada vez mayores. Aquí se ofrecen algunos ejemplos: Ahora es común en muchos hogares que los consumidores se comuniquen con bancos, tiendas y una variedad de proveedores de bienes y servicios a través de las computadoras. 48

66 Los estudiantes buscan información para las clases mediante índices de bibliotecas y publicaciones ubicadas en otras partes del país y del mundo. Las operaciones de una red WAN se centran principalmente en las capas 1 y 2 del modelo OSI. Los estándares de acceso WAN normalmente describen tanto los métodos de entrega de la Capa física como los requisitos de la Capa de enlace de datos, incluyendo la dirección física, el control del flujo y la encapsulación. La definición y la administración de los estándares de acceso WAN están a cargo de varias autoridades reconocidas, entre ellas la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization), la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA,Telecommunications Industry Association) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA, Electronic Industries Alliance). Los protocolos de Capa física (Capa 1 del modelo OSI) describen cómo proporcionar las conexiones eléctricas, mecánicas, ópticas, operativas y funcionales a los servicios brindados por un proveedor de servicios de comunicaciones. Los protocolos de la Capa de enlace de datos (Capa 2 del modelo OSI) definen cómo se encapsulan los datos para su transmisión a lugares remotos y los mecanismos de transferencia de las tramas resultantes. Se utiliza una variedad de tecnologías diferentes, como Frame Relay, ATM (ATM, Asynchronous Transfer Mode) ó SDH (SDH, Synchronous Digital Hierarchy). Algunos de estos protocolos utilizan los mismos mecanismos básicos de entramado, control de enlace de datos de alto nivel (HDLC, High- Level Data Link Control), una norma ISO o uno de sus subgrupos o variantes. 49

67 Una de las diferencias primordiales entre una red WAN y una LAN es que una empresa u organización debe suscribirse a un proveedor de servicio WAN externo para utilizar los servicios de red de una portadora WAN. Una WAN utiliza enlaces de datos suministrados por los servicios de una operadora para acceder a Internet y conectar los sitios de una organización entre sí, con sitios de otras organizaciones, con servicios externos y con usuarios remotos. Figura Capas 2 y 1 OSI en una red WAN La capa física de acceso a la WAN describe la conexión física entre la red de la empresa y la red del proveedor de servicios. La figura muestra la terminología utilizada comúnmente para describir las conexiones físicas de la WAN, de esta forma se tiene que: 50

68 Equipo local del cliente (CPE, Customer Premises Equipment): dispositivos y cableado interno localizados en las instalaciones del suscriptor y conectados con un canal de telecomunicaciones de una portadora. El suscriptor es dueño de un CPE o le alquila un CPE al proveedor de servicios. En este contexto, un suscriptor es una empresa que contrata los servicios WAN de un proveedor de servicios u operadora. Equipo de comunicación de datos (DCE, Data Communications Equipment): también llamado equipo de terminación de circuito de datos, el DCE está compuesto por dispositivos que ponen datos en el bucle local. La tarea principal del DCE es suministrar una interfaz para conectar suscriptores a un enlace de comunicación en la nube WAN. Equipo terminal de datos (DTE, Data Terminal Equipment): dispositivos del cliente que pasan los datos de la red o la computadora host de un cliente para transmisión a través de la WAN. El DTE se conecta al bucle local a través del DCE. Punto de demarcación: punto establecido en un edificio o un complejo para separar los equipos del cliente de los equipos del proveedor de servicios. Físicamente, el punto de demarcación es la caja de empalme del cableado que se encuentra en las instalaciones del cliente y que conecta los cables del CPE con el bucle local. Normalmente se coloca en un lugar de fácil acceso para los técnicos. El punto de demarcación es el lugar donde la responsabilidad de la conexión pasa del usuario al proveedor de servicios. Esto es muy importante porque cuando surgen problemas, 51

69 es necesario determinar si la resolución o la reparación son responsabilidad del usuario o del proveedor de servicios. Bucle local: Cable telefónico de cobre o fibra óptica que conecta el CPE del sitio del suscriptor a la CO del proveedor de servicios. El bucle local a veces se denomina "última milla". Oficina central (CO, Central Office): instalaciones o edificio del proveedor de servicios local en donde los cables telefónicos se enlazan con las líneas de comunicación de fibra óptica de largo alcance y completamente digitales a través de un sistema de switchs y otros equipos. CSU/DSU: las líneas digitales, por ejemplo las líneas portadoras T1 o T3, necesitan una unidad de servicio de canal (CSU, Channel Service Unit) y una unidad de servicio de datos (DSU, Data Service Unit). Con frecuencia, las dos se encuentran combinadas en una sola pieza del equipo, llamada CSU/DSU. La CSU proporciona la terminación para la señal digital y garantiza la integridad de la conexión mediante la corrección de errores y la supervisión de la línea. La DSU convierte las tramas de la línea Portadora T en tramas que la LAN puede interpretar y viceversa. 52

70 Figura Diagrama de la terminología de la Capa física WAN Redes Metro Ethernet Metro Ethernet es una tecnología de red que está avanzando con rapidez y que lleva Ethernet a las redes públicas mantenidas por empresas de telecomunicaciones. Utiliza switchs Ethernet que leen la información IP y permiten a los proveedores de servicios ofrecer a las empresas servicios convergentes de voz, datos y video, por ejemplo, telefonía IP, streaming video, generación de imágenes y almacenamiento de datos. Al extender Ethernet al área metropolitana, las empresas pueden proporcionar a sus oficinas remotas un acceso confiable a las aplicaciones y los datos de la LAN de la sede principal corporativa. Los beneficios de Metro Ethernet incluyen los siguientes: 53

71 Reducción de gastos y administración: Metro Ethernet proporciona una red conmutada de capa 2 de ancho de banda elevado que puede administrar datos, voz y video en la misma infraestructura. Esta característica aumenta el ancho de banda y elimina conversiones costosas a ATM y Frame Relay. La tecnología permite a las empresas conectar una gran cantidad de sitios de un área metropolitana entre sí y a Internet de manera económica. Integración sencilla con redes existentes: Metro Ethernet se conecta fácilmente con las LAN de Ethernet existentes, lo que reduce los costos y el tiempo de instalación. Mayor productividad empresarial: Metro Ethernet permite a las empresas aprovechar aplicaciones IP que mejoran la productividad y que son difíciles de implementar en redes ATM o Frame Relay, como comunicaciones IP por host, VoIP (VoIP, Voice over Internet Protocol), streaming video y broadcast video. 54

72 2.6. Última milla Figura Ejemplo de una red Metro Ethernet El trayecto final de las redes de telecomunicación, el tramo que une el domicilio de cada subscriptor con el resto de la red, se denomina red de acceso (o en ocasiones, debido a los términos creados para la red telefónica conmutada se le llama bucle local, o simplemente bucle). A la hora de estudiar las diferentes redes de acceso, se pueden clasificar en tres grupos: Las redes de acceso vía cobre: Durante años se ha especulado sobre las limitaciones de las redes telefónicas y, en particular, si se podría superar la tasa de transmisión 55

73 de 14,4 kbps primero, y la de 28,8 kbps después, utilizando pares de cobre. La tecnología RDSI (RDSI, Red Digital de Servicios Integrados) dio un importante paso adelante al proporcionar 192 kbps en su acceso básico. En los siguientes años se vio cómo los nuevos módems DSL (DSL, Digital Subscriber Line,) se aproximaron a velocidades de 10 Mbps. Y es que potenciales alternativas al bucle de abonado como las redes de cable o los sistemas inalámbricos de tercera generación, pasan por la instalación de nuevos medios de transmisión de fibra en el primer caso y de notables infraestructuras de antenas y estaciones base en el segundo, ambas alternativas muy costosas y nunca exentas de dificultades. Dos acontecimientos importantes han impulsado a las tradicionales compañías operadoras telefónicas a investigar una tecnología que permitiera el acceso al servicio de banda ancha sobre sus tradicionales pares trenzados de cobre: las nuevas aplicaciones multimedia y el acceso rápido a contenidos de Internet. Las redes de acceso vía ondas de radio: Los sistemas vía ondas de radio presentan una alternativa clara a las redes de cable. La ventaja clara de este tipo de sistemas es la reducción de los costes de infraestructura, además del pequeño margen de tiempo necesario para su funcionamiento, puesto que en el momento en que se dispone de la antena, se llega inmediatamente a miles de usuarios. Los sistemas que se presentan y desarrollan en la actualidad para el acceso a los servicios de banda ancha son, fundamentalmente el WLL(WLL, Wireless Local Loop), MMDS 56

74 (MMDS, Multichannel Multipoint Distribution System) y el LMDS (LMDS, Local Multipoint Distribution System). Las redes de acceso vía fibra óptica: La introducción de la fibra óptica en el nodo de acceso va a permitir el disponer de un medio de transmisión de gran ancho de banda para el soporte de servicios de banda ancha, tanto actuales como futuros. No es fácil establecer de manera unívoca el punto que determina exactamente dónde comienza la red de acceso. Depende de la, o las tecnologías involucradas y del diseño exacto de la red. En general, la red de acceso acabaría en el lugar en que el tráfico de los subscriptores individuales se trata, se agrega o se discrimina para ser encaminado mediante la red de transporte a su destino. La última milla es definida en las telecomunicaciones como el tramo final de una línea de comunicación, ya sea telefónica o un cable óptico, que llega al usuario final y está comprendida dentro de la red de acceso. Antes de la desregulación en América del Norte y en otros países, las empresas telefónicas eran dueñas del bucle local, incluidos el cableado y el equipo en las instalaciones de los clientes. La desregulación forzó a las empresas telefónicas a individualizar su infraestructura de bucle local para permitir que otros proveedores proporcionen el equipo y los servicios. Esto creó la necesidad de delinear qué parte de la red pertenecía a la empresa telefónica y qué parte pertenecía al cliente. Este punto de la delineación es el punto de demarcación o demarc. El punto de demarcación marca el punto en donde su red se interconecta con la red que pertenece a otra organización. En la terminología telefónica, 57

75 ésta es la interfaz entre el equipo terminal del abonado (CPE) y el equipo del proveedor de servicios de red. El punto de demarcación es el lugar de la red donde finaliza la responsabilidad del proveedor de servicios. El ejemplo de la figura se representa una situación de una red digital de servicios integrados. En los Estados Unidos, un proveedor de servicios provee bucles locales a las instalaciones del cliente y el cliente provee el equipo activo, como la unidad de servicio del canal o la unidad de servicio de datos (CSU/DSU) donde termina el bucle local. Esta terminación a menudo se produce en un armario de telecomunicaciones y el cliente es responsable de mantener, reemplazar y reparar el equipo. En otros países, el proveedor de servicios provee y administra la unidad de terminación de la red (NTU, Network Terminating Unit). Esto permite que el proveedor de servicios administre el bucle local y resuelva de forma activa sus problemas cuando el punto de demarcación ocurre después de la NTU. El cliente conecta un dispositivo CPE, como por ejemplo un router o un dispositivo de acceso de Frame relay, a la NTU. 58

76 Figura Punto de demarcación en Estados Unidos e Internacional Media converter Un media converter es un dispositivo que extiende los servicios de redes WAN convirtiendo interfaces eléctricas como Ethernet a un formato óptico y viceversa para una entrega de datos de manera económica y de alta calidad a través de largas distancias. Son usualmente utilizados para redes Ethernet donde cada tipo de Ethernet tiene diferentes 59

77 especificaciones para el medio (Capa física), pueden ser utilizados para extender redes Ethernet por medio del backbone de fibra óptica. 60

78 3. Equipo demarcador de Ethernet Descripción del equipo El equipo demarcador de Ethernet (EDD, Ethernet Demarcation Device) 7305 es un equipo de interfaz de red (NID, Network Interface Device) de costo efectivo y flexible que puede operar como NID de transporte o NID de servicios para proveer demarcación de servicios. Es un equipo diseñado para trabajar en redes Metro Ethernet, por tanto es compatible con los estándares de etiquetado de tramas IEEE 802.1Q y 802.1ad, por lo que posibilita el uso de VLANs de servicio (S-VLAN, Service VLAN) y VLANs de cliente (CE-VLA N, Customer Edge VLAN). Cuando en 7305 funciona como NID de transporte, este actúa como un media converter administrado remotamente, y es un dispositivo transparente a los servicios, esto quiere decir que reenvía el tráfico sin apicarle ningún tipo de administración. Al funcionar como NID de servicios, el 7305 proporciona mapeo de servicios de los subscritores, es decir, etiquetado de CE-VLAN y además proporciona etiquetado para el proveedor de servicios, que serian las S-VLAN. Para aclarar el concepto de NID, se ilustra en la figura un ejemplo del EDD 7305 actuando como NID de transporte y como NID de servicios. El EDD 7305 cuenta con dos interfaces ópticas, los cuales soportan enlaces de fibra Gigabit o Fast Ethernet utilizando transceivers SFP (SFP, Small Form Plugable) con el ancho de 61

79 banda deseado. También cuenta con una interfaz de cobre que soporta tasas de transferencia de 10, 100 o 1000 Mbps. Figura Modos de funcionamiento del EDD 7305 La administración del equipo se puede realizar localmente utilizando un puerto serial incluido en el EDD 7005 llamado puerto de mantenimiento, a través de una interfaz por consola. También se puede realizar la administración del EDD 7305 remotamente, basada 62

80 en IP, accesándolo mediante un software de administración de red SNMP (SNMP, Simple Network Management Protocol) o mediante Telnet, aunque este documento solo se centra y explica la administración del equipo vía Telnet (la sección se explica el acceso al equipo vía el protocolo Telnet) Estructura de los puertos La parte frontal de Tellabs 7305 provee acceso los puertos de mantenimiento (puerto serial), UTP (cobre) y SFP (fibra óptica). Figura Distribución de puertos del EDD Tellabs

81 Puerto de mantenimiento El equipo Tellabs 7305 cuenta con un puerto serial de consola tipo RS-232 el cual puede ser conectado a una computadora para realizarle la configuración inicial. Se debe conectar el puerto serial DB-9 de la computadora, al Tellabs 7305 utilizando el adaptador mini DIN- 6 a DB-9 incluido con el equipo, pero debido a que la mayoría de las computadoras actuales ya no cuentan con un puerto serial DB-9 (debido a su antigüedad) es necesario el uso de un adaptador DB-9 a USB (como el mostrado en la figura ) para poder accesar al equipo. Figura Adaptador mini DIN-6 a DB-9 Figura Puerto serial DB-9 de una computadora 64

82 Figura Adaptador DB-9 a USB Puertos UTP y SFP Los puertos Ethernet soportan protocolos 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T, mientras que las interfaces SFP soportan transcievers de fibra óptica SPF SERDES 100BASE-FX o 1000BASE-X y transcievers de cobre Tellabs SGMII 10/100/1000BASE- T. En la tabla se muestra una lista de los transcievers SFP aprobados por Tellabs para el uso en el equipo. Número de parte Descripción 81.S1GBER GBE, Eléctrico, RJ S1GBESX1851M GBE/FC/FICON, SR/SX, 850 MM 81.S1GBELX1131S GBE/FC/FICON, LX, 1310 SM 81.S1GBEZX1151S GBE/FC/FICON, ZX, 1550 SM 81.S125M000132M 100BASE-FX (125Mbps) - 2km, 1310 MM 81.S125M000132S 100BASE-FX (125Mbps) - 10km, 1310 SM 81.S125MBX1133S 100BASE-BX, 1310Tx/1550Rx, SM 81.S125MBX1153S 100BASE-BX, 1550Tx/1310Rx, SM 81.S1GBEBX1133S 1000BASE-BX, 1310Tx/1490Rx, SM 81.S1GBEBX1153S 1000BASE-BX, 1490Tx/1310Rx, SM Tabla SFPs aprobados por Tellabs para el uso en equipos

83 3.3. Instalación eléctrica del equipo Los EDD 7305 generalmente son instalados en puntos de demarcación como equipos NID de servicios. En la telefonía móvil los puntos de demarcación son conocidos como estaciones base de telefonía móvil (BTS, Base Transceiver Station). A continuación se presenta una guía general para realizar la instalación de un EDD Tellabs 7305 en una BTS Descripción de los materiales EDD 7305 Tellabs: Se configura según datos las especificaciones del proveedor de servicios. Figura Tellabs 7305 Convertidor DC/DC: El Tellabs 7305 opera con una tensión eléctrica de 12VDC. Debido a las unidades de distribución de potencia (PDU, Power Distribution Unit) de las BTS generalmente proporcionan una interfaz con -48VDC, es necesario utilizar un convertidor DC/DC de -48VDC a 12VDC, para proveer de la tensión eléctrica adecuada al equipo. 66

84 Figura Convertidor DC/DC Cable de alimentación eléctrica: Es el cable de alimentación provisto con el equipo. El cable cuenta con dos hilos, se identifica al hilo con polaridad positiva por su textura ranurada, mientras que el hilo con polaridad negativa se identifica por su textura liza. Un extremo del cable se conecta al equipo 7305 mientras que el otro extremo se conecta la interfaz del dispositivo convertidor DC/DC marcada como OUTPUT (ver figura ) mediante terminales eléctricas, respetando la polaridad anteriormente descrita. Figura Cable de alimentación eléctrica 67

85 Terminales para cable eléctrico #14: Se colocarán en los extremos de los cables eléctricos. Figura Terminales eléctricas Cable eléctrico 2x14 color blanco-negro: Se conecta un extremo a la interfaz de -48 VDC de la BTS y el otro se conecta a la interfaz del convertidor DC/DC marcada como INPUT. Figura Cable eléctrico 2x14 Cable eléctrico #14 color verde: Se utiliza para aterrizar eléctricamente los dispositivos (Tellabs 7305 y convertidor DC/DC). 68

86 Figura Cable eléctrico #14 Velcro: Se utiliza para atar o sostener las fibras ópticas, ya sea restante, en su recorrido hacia el panel de distribución óptica (ODF, Optical Distribution Frame), o dentro de la BTS, ya que el velcro no genera tensión mecánica sobre la fibra y por tanto no atenúa su señal. Además el uso de velcro le da un acabado estético y ordenado a la instalación. Figura Velcro Cinchos de plástico de 4 y 8 pulgadas: Cumpliendo una función similar a la del velcro, estas se utilizan para atar y sostener el cableado eléctrico dentro de la BTS. 69

87 Figura Cinchos de plástico Bandeja de 45cm de largo x 25cm de ancho x por 5cm de alto: Se coloca dentro de la BTS, y sobre esta se colocan los equipos (Tellabs 7305, convertidor DC/DC). Figura Bandeja Etiquetas: Se coloca en lugar visible para identificar cada cable o fibra colocado en la instalación. En el frente de la misma se coloca el nombre del equipo origen y el puerto o interfaz origen. En el reverso de la etiqueta se coloca el nombre del equipo destino junto con el puerto o interfaz destino. 70

88 Figura Ejemplo de una etiqueta Tornillos para bandeja con tuerca: Se utilizan para fijar la bandeja en la unidad provista en el interior de la BTS. Figura Tornillo para bandeja con tuerca Transceiver SFP: Se colocan en los puertos SFP de Tellabs Sirven como interfaz física para conectar la fibra óptica y su función es la transformar señales ópticas en eléctricas y viceversa para ser utilizadas por el EDD

89 Figura Transceiver SFP Patch cord de cobre de par trenzado no blindado (UTP, Unshielded Twisted Pair): Es el medio físico entre el Tellabs 7305 y el equipo de cliente. Figura Patch cord UTP Patch cord de fibra óptica: Es el medio entre el bucle local (que en este caso es el ODF) y el EDD Tellabs

90 Figura Patch cord de fibra óptica Procedimiento de instalación Colocar la bandeja en la unidad de rack definida por el proveedor de servicios en el interior de la BTS. Cortar un segmento de aproximadamente 70cm de cable 2x14, en cada una de sus extremos colocar terminales abiertas. Cortar dos segmentos de aproximadamente 70cm de cable 14 verde, en cada una de sus puntas colocar terminales abiertas. Colocar gazas plásticas para trenzar y sostener el cable 2x14 con el cable #14 verde. Colocar uno de los extremos de cada segmento de cable #14 verde en el apartado de tierra de la BTS, como se muestra en la figura

91 Figura Conexión a tierra de la BTS Conectar los otros dos extremos restantes de los segmentos de cable verde #14. El extremo de un cable va la terminal de tierra en el Tellabs 7305 y el extremo del otro cable se conecta a la terminal de tierra del convertidor DC/DC. Obsérvese en la figura como quedan los cables verdes #14 conectados a las terminales de tierra de los equipos. Figura Conexión a tierra del convertidor DC/DC y el EDD

92 Conectar las puntas de uno de los extremos del cable 2x14 en la interfaz eléctrica de la PDU ( breaker o fuse ) que se encuentra en la BTS. Obsérvese la figura Figura Conexión eléctrica al PDU de la BTS Conectar el otro extremo del cable 2x14 en la interfaz marcada como INPUT del convertidor DC/DC. Observar la figura Conectar el extremo con terminales del cable de alimentación eléctrica de Tellabs 7305 en la interfaz marcada como OUTPUT del convertidor DC/DC. El otro extremo se conectará a la interfaz de alimentación eléctrica del Observar la figura Colocar el equipo sobre la bandeja. 75

93 Figura Convertidor DC/DC Figura Conexiones eléctricas de los equipos Insertar los transceivers SFP en las ranuras de los puertos SFP del equipo Conectar los patch cords de fibra óptica, los extremos tipo SC van al ODF y los extremos tipo LC van hacia los transceiver SFP en el equipo Enrrollar el exceso de fibra óptica, de tal manera que el rollo no quede muy cerrado o pronunciado para evitar atenuaciones en la señal óptica a través la fibra. El rollo de fibra se ata con velcro, sin aplicar mucha presión sobre la misma. Observar la figura

94 Colocar el patch cord UTP, uno de los extremos va al puerto UTP del 7305, y el otro hacia el equipo del cliente. Al igual que con la fibra óptica, el exceso de cable UTP se enrrolla y se ata con velcro o cinchos metálicos. Ver la figura Figura Colocación de los patch cords Figura Resultado final de la instalación Etiquetar cada cable y fibra óptica. 77

95 3.4. Comisionamiento del equipo Para configurar el Tellabs 7305, conecte la interfaz mini DIN-6 del EDD a la interfaz serial DB-9 de la computadora, utilizando los adaptadores necesarios como se mencionó en el en la sección Es necesario que la computadora que se vaya a utilizar para configurar el equipo tenga instalado un software de emulación de terminal como HyperTerminal (el cual puede ser descargado de El procedimiento de configuración expuesto en el presente documento está basado en el uso del software HiperTerminal Private Edition. Inicie el software HipertTerminal, se le presentará una ventana como la mostrada en la figura 3.4.1, ingrese cualquier nombre para la conexión serial (en este caso se utilizó el nombre Configuracion01) y presione el botón OK Figura Ventana de inicio de la Hiper Terminal } 78

96 En la siguiente ventana se debe escoger el puerto virtual COM al cual está conectado el equipo, generalmente debe selecciona el puerto COM con el valor más alto (en este caso se escogió el puerto virtual COM13 ) y se presiona el botón OK. Si la conexión falla, se debe repetir el paso anterior eligiendo otro valor de puerto COM hasta que se conecte exitosamente. Figura Configuración del puerto virtual en la Hiper Terminal Luego, en la siguiente ventana se ingresan los parámetros para la conexión, se deben introducir los valores mostrados en la figura Se presiona el botón Aceptar y se hace el ingreso al equipo. 79

97 Figura Configuración de la conexión en la Hiper Terminal La ventana de ingreso al equipo se muestra en la figura 3.4.4, en esta ventana se digita la contraseña de ingreso y se presiona la tecla ENTER. La contraseña que el equipo trae por defecto es CRE4DK. Una vez ingresada la contraseña, se tiene acceso al menú principal del equipo, el cual se muestra en la figura Figura Ingreso de la contraseña 80

98 Figura Menú principal El menú principal provee la capacidad de realizar cambios al equipo. Para seleccionar alguna opción en el menú, digite el número correspondiente a dicha opción seguido de la tecla ENTER. Cuando algún cambio es realizado en el equipo, aparecerá el símbolo + al lado del número, indicando que la opción correspondiente a sido modificada, y para que los cambios realizados se apliquen y sean permanentes es necesario seleccionar la opción Save Settings. Cuando se ha ingresado a algún menú y se quiere regresar al menú anterior, se debe presionar la tecla Esc o la tecla X, además se puede presionar la tecla H para mostrar la información de ayuda. Si se desea restaurar el equipo a sus valores de fábrica, seleccione la opción 6 ( Restore to Factory Defaults ) del menú principal, luego presione la tecla Y para confirmar o la tecla N para cancelar, seguido de la tecla ENTER. 81

99 Pantalla de Control y Configuración IP Para configurarle una dirección IP y los parámetros de control al Tellabs 7305, desde el menú principal seleccione la opción IP and Control Preferences presionando la tecla 3 seguido de la tecla ENTER. Se mostrará la pantalla de Control y Configuración IP (IP and Control Preferences screen) como la que se que expone en la figura Figura Pantalla de Control y Configuración IP A continuación se explican opciones presentadas en la pantalla de control y configuración IP: 82

100 Mediante las opciones 1, 2 y 3 se le puede asignar al equipo una dirección IP (opción 1), la máscara de subred (opción 2) y la dirección de gateway (opción 3); simplemente se selecciona la opción deseada, se borra el valor actual con la tecla backspace, se ingresa el valor deseado y se presiona ENTER. La opción 4 sirve para asignar un EVC (EVC, Ethernet Virtual Conection) de administración a la IP del equipo. El EVC por defecto en el equipo se llama Mgt. El concepto de EVC se explicará en el apartado Actualmente, el equipo Tellabs 7305 soporta la asignación de una única dirección IP, por lo que las opciones 5, 6, 7 y 8 no deben ser modificadas de sus valores por defecto. Con la opción 9 se le puede asignar un número de chassis ( Chassis Number ) al equipo, que es simplemente un número que identifica al equipo 7305, dicho número puede estar en el rango de 1 a 19. Con la opción 10 se le asigna un nombre de chassis ( Chassis Name ) al equipo, que al igual que el número de chassis identifica al equipo, pero éste puede contener hasta 32 caracteres hexadecimales (letras o números). Las opciones 11 y 12 sirven para activar o desactivar la administración del equipo mediante Telnet (opción 11) o un servidor FTP (FTP, File Trasnfer Protocol) (opción 12). Luego en la sección se explicará cómo realizar la administración del equipo vía Telnet. 83

101 Mediante las opciones 14, 15 y 16 se pueden establecer contraseñas para el ingreso al equipo vía Telnet (opción 14), mediante un servidor FTP (opción 15) y mediante el puerto de mantenimiento serial (opción 16) Interfaz de Línea de Comandos Como se mencionó anteriormente, el menú principal del equipo provee al usuario la capacidad de realizarle el comisionamiento al mismo. Pero cuando se trata de realizar configuraciones específicas (más complejas), es necesario efectuarlas a través de la Interfaz de Línea de Comandos (CLI, Command Line Interface). Como su nombre lo indica, la CLI es una interfaz basada en consola, donde se ingresan comandos para configurar el equipo, y mediante ésta se tiene acceso a la total funcionalidad del equipo. Para accesar a la CLI, primero se escoge la opción 1 ( Chassis and Module Management ) desde el menú principal, lo cual lo ingresará a la pantalla mostrada en la figura Una vez situado en dicha pantalla, se presiona la tecla 1 seguido de la tecla ENTER, para accesar a pantalla mostrada en la figura En esta pantalla se presiona la tecla L seguido de la tecla ENTER y finalmente se ingresa a la CLI, como se muestra en la figura La leyenda TL> mostrada al lado izquierdo de cala línea indica que ya se encuentra en la CLI, y que se pueden comenzar a introducir los comandos para configurar el equipo. 84

102 Figura Pantalla de chasis y módulo Figura Pantalla de módulo 85

103 Figura Interfaz de línea de comandos (CLI) Para ver un listado de todos los comandos disponibles, y una breve descripción de estos, se ingresa el comando? en la CLI, tal y como se observa en la figura Además, para obtener la información más detallada de un comando en específico, se puede digitar -h precediendo al comando deseado, como se muestra en el ejemplo de la figura Si se desea guardar la configuración actual, se debe utilizar el comando save. Las configuraciones que se ingresan a través de la CLI toman efecto inmediatamente, pero no se hacen permanentes a menos que se aplique el comando save. 86

104 Figura Uso del comando? en la CLI Figura Uso del sufijo -h 87

105 3.5. Configuración del equipo A continuación se desarrollan y ejemplifican los conceptos que el usuario deberá comprender para poder realizar una configuración básica al equipo Tellabs Conexión Virtual Ethernet (EVC) En los equipos Tellabs 7305, para que una interfaz (puerto) pueda transmitir y recibir tráfico desde y hacia otra interfaz, es necesario que ambas interfaces estén ligadas mediante lo que se conoce como una Conexión Virtual Ethernet (EVC, Ethernet Virtual Conection). Un EVC es una instancia o servicio, que conecta internamente las interfaces físicas del equipo. Esto quiere decir que si no se crea alguna EVC en el equipo, éste no permitirá que el tráfico ingrese o salga. En la figura se puede apreciar la configuración interna de los puertos del EDD 7305, donde las líneas punteadas representan posibles EVC, así por ejemplo si se crea una EVC que conecte el puerto 1 (P1) con el puerto 3 (P3), dichos puertos estarán habilitados para intercambiar tráfico entre ellos. Una EVC puede incluir a todos los puertos del EDD Siempre en la figura , se puede observar un puerto que no se había mencionado hasta el momento, se trata del puerto Mgt y no se debe confundir con el puerto serial de mantenimiento. El puerto Mgt es una interfaz virtual que se utiliza para poder administrar y gestionar el equipo 7305 desde algún otro puerto físico (P1, P2 o P3). 88

106 Figura Estructura interna de los puertos de EDD 7305 El requisito es que el, o los puertos físicos que se deseen utilizar para administrar el equipo, estén conectados al puerto Mgt a través de una EVC. Así por ejemplo, si se crea una EVC que ligue el puerto 3 con el puerto virtual Mgt, se podrá administrar el equipo a través del puerto 3. La creación de una EVC, conlleva a la creación de un VLAN de servicio (S-VLAN), esto quiere decir que cada vez que se crea un EVC, a dicha EVC hay que asignarle un S-VLAN, por tanto todo el tráfico que circule por la EVC llevara la etiqueta de S-VLAN (S-Tag) de la S-VLAN que se asignó al EVC. Para aclarar lo anterior, hágase referencia al ejemplo de la figura En este ejemplo se han conecta los puertos 1 y 3 a través de una EVC que se ha creado y nombrado EVC01. Como se puede observar, el tráfico puede trasegar por los puertos 1 y 3 gracias a la creación de la EVC. A la EVC se le ha asignado la S-VLAN 100, por tanto todo el tráfico que circule por EVC01 viajará etiquetado con la S-Tag

107 La creación de las EVC se realiza a través de la CLI, utilizando el comando evc. En la figura se muestra un ejemplo de la creación de una EVC que corresponde al diagrama del ejemplo de la figura A continuación se explica la simbología utilizada junto con el comando evc. -a: Sirve para agregar algún servicio o capacidad, en este caso el servicio sería el EVC. -e: Sirve para referenciar o nombrar una EVC, en el ejemplo se nombra la nueva EVC como EVC01. -p: Sirve para agregar puertos, en el ejemplo se agregan los puertos 1 y 3. -v: Se utiliza para asignar una S-VLAN a una EVC, en el ejemplo se le asignó la S-VLAN 100 a la EVC01. -s: Sirve para mostrar algún servicio o capacidad. -d: Sirve para eliminar algún servicio o capacidad. 90

108 Figura Ejemplo del manejo de las EVC en los equipos EDD 7305 Figura Para obtener un listado de las EVCs que se han creado en el equipo, se debe utilizar el sufijo -s, tal y como se muestra en la figura Figura

109 Para habilitar el uso de todos las EVC, se utiliza el comando mostrado en la figura Figura Para deshabilitar el uso de todos las EVC, se utiliza el comando mostrado en la figura Figura Para deshabilitar el uso de una EVC en específico, se utiliza el comando mostrado en la figura Figura Para habilitar el uso de una EVC en específico, se utiliza el comando mostrado en la figura

110 Figura Como se recordará del apartado 3.4.1, en la pantalla de Control y Configuración IP se escoge un EVC para operar como EVC de administración. El requisito para que una EVC actúe como una EVC de administración es que dicha EVC conecte algún puerto físico (el puerto desde donde se quiere realizar la administración) con el puerto virtual Mgt. Por defecto el Tellabs 7305 tiene dos EVC configuradas, la EVC mgt y la default. La EVC mgt conecta a todos los puertos (incluido el puerto virtual Mgt), está ligada a la S- VLAN 4094 y se utiliza como EVC de administración por defecto. La EVC default conecta los puertos 1, 2 y 3, y está ligada con la S-VLAN Interfaces El comando interface provee la capacidad de especificar el tipo de interfaz que pertenece a una EVC. La interfaces se pueden configurar como una interfaz de usuario de red (UNI, User to Network Interface), o una interfaz de red a red (NNI, Network to Network Interface). 93

111 Una interfaz UNI, es aquella interfaz que va conectada al equipo final del cliente (como un router o switch), en otras palabras, la interfaz UNI sería el punto de demarcación, donde termina la responsabilidad del proveedor de servicios y comienza la responsabilidad del cliente. En los equipos Tellabs 7305, cuando se declara una interfaz como tipo UNI, a dicha interfaz se le debe asignar un rango o grupo de VLAN de cliente (CE-VLAN) que va admitir, y estas CE-VLAN serán encapsuladas en la S-VLAN a la cual pertenece la interfaz. Para ilustrar el concepto UNI, obsérvese el ejemplo de la figura En este ejemplo, en el equipo EDD 7305 se ha configurado el puerto 1 como interfaz UNI, y se le ha especificado que solo admita las CE-VLAN 10, 11 y 12 en dicho puerto. Además, el puerto 1 pertenece a una EVC llamada EVC01, la cual conecta el puerto 1 con el puerto 3 y se le ha asignado la S-VLAN 100. El puerto 1 del EDD 7305 de la figura solo admitirá las VLAN de cliente con las etiquetas (C-Tag) 10, 11, ó 12, cualquier trama que intente ingresar con una C-Tag diferente a las mencionadas, será descartada por el puerto. Las tramas del cliente serán encapsuladas en la S-VLAN 100 (o sea, etiquetadas con la S-Tag 100), y pasarán por el EVC01 para finalmente ser enviadas a la nube (red Metro Ethernet en este caso) a través del puerto 3. 94

112 Figura Manejo de las C-VLAN y S-VLAN en los equipos EDD 7305 El otro tipo de interfaz que se puede configurar en los equipos Tellabs 7305 es la interfaz NNI. Un interfaz NNI es una interfaz que provee funciones de señalización y mantenimiento entre dos redes. Este tipo de interfaz se coloca entre los equipos de la red del proveedor de servicios, y se puede hacer una analogía entre los enlaces NNI (conexión entre dos interfaces NNI) y los enlaces troncales en un esquema de VLAN. Una interfaz 95

113 NNI permite el tráfico de los datos de los distintas EVC a los que pertenece, por tanto en un enlace NNI trasiegan tramas con diferentes S-Tag, de ahí la analogía con un enlace troncal donde trasiegan datos de distintas VLAN. Para ilustrar el concepto de NNI, obsérvese el ejemplo de la figura En este ejemplo se tienen dos clientes: el cliente A y el cliente B. El cliente A está conectado al puerto 1 del EDD 7305 mientras que el cliente B se encuentra conectado al puerto 2. Ambos puertos se encuentran configurados como UNI, el puerto 1 se encuentra conectado al puerto 3 mediante la EVC llamada EVC01 a la cual se le ha asignado la S-VLAN 100, mientras que el puerto 2 se conecta al puerto 3 por medio de la EVC llamada EVC02 que se ha asignado la S-VLAN 200.El puerto 1 solo admite la CE-VLAN 10 mientras que el puerto 2 solo admite la CE-VLAN 20. La CE-VLAN del cliente A tiene la etiqueta 10 (o sea, es la CE-VLAN 10), y debido a que el cliente A se encuentra conectado al puerto 1 del 7305, las tramas de esta CE-VLAN son encapsuladas en la S-VLAN 100. Las tramas del cliente B están etiquetadas por medio de la CE-VLAN 20, y como el cliente B se encuentra conectado al puerto 2 del 7305 estas son encapsuladas en la S-VLAN 200. La CE-VLAN de los dos clientes, encapsuladas en sus correspondientes S-VLAN atraviesan sus correspondientes EVCs, y son enviadas a la red Metro Ethernet del proveedor de servicios a través del puerto 3, debido a que dicho puerto está configurado como interfaz NNI. 96

114 Figura Manejo de las C-VLAN y S-VLAN en los equipos EDD 7305 Ahora que ya se han desarrollado los conceptos de NNI y UNI, se procederá a explicar cómo realizar las configuraciones para las interfaces en un equipo La configuración de las interfaces, al igual que las EVC se realiza a través de la CLI. Una vez accesada la CLI, se puede digitar el comando interface seguido del sufijo -h para mostrar la lista de opciones disponibles, tal y como se muestra en la figura