I P N ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN. Tesina INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

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1 I P N ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: Tesina INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO DE TITULACIÓN: INTERCONECTIVIDAD Y SEGMENTACIÓN DE REDES DE ALTA VELOCIDAD. DEBERÁ DESARROLLAR: BRENDA ARIAS RODRÍGUEZ ERNESTO LUGO LUNA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGIA DE VO/IP PARA EL CALL CENTER TELESOLUCIONES CAPITULADO 1. INTRODUCCION A LAS REDES 2. ETHERNET 3. TELEFONIA 4. VOZ SOBRE IP 5. PROPUESTA DE INTERGACION DEL SERVICIO DE TELEFONI CON TECNOLOGIA VO/IP

2 INDICE Introducción... 4 Objetivo... 4 Justificación... 4 Alcance... 4 Definición del Problema... 4 Capitulo 1 Introducción a las redes Redes de datos Tipos de Redes Redes de Área Local Redes de Área Amplia Red de Área Metropolitana Red de Área Local Inalámbrica Topologías de redes Topología BUS Topología Estrella Topología Anillo Componentes de una red Modelo OSI Capitulo 2. Ethernet y Protocolo TCP/IP Principios de operación de Ethernet Trama de Ethernet Topología Ethernet Topología Bus Topología Estrella Velocidad de Ethernet Tecnología Ethernet Elementos de una red Ethernet Protocolo TCP/IP Estructura Interna Capas Capitulo 3 Telefonía PSTN (Red telefónica Pública Conmutada) PBX Private Branch exchange o Private Business exchange Telefonía analógica Telefonía Digital Troncal Digital Troncal Analógica Call Center Capitulo 4 Voz sobre IP Introducción Protocolos de Voz sobre IP H Elementos de H SIP

3 4.4.1 Elementos SIP de red Pila de Protocolos SIP Funciones SIP Capitulo 5 Propuesta de integración del servicio de telefonía con tecnología VO/IP Estado Actual Propuesta Requerimientos para migración Integración de datos y voz Instalación de las tarjetas TN799DP C-LAN y TN2302AP - IP Media Processor Configuración Estado Final Conclusiones Anexo 1. Distribución actual del Call Center Anexo 2. Estructura actual de la red Anexo 3 Instalación de tarjeta Anexo 4 Pantallas de configuración de tarjetas Anexo 5 Pruebas de configuración Anexo 6 Estructura final Anexo 7 Avaya S8700 Media Server con un gabinete Avaya G600 Media Gateway Índice de figuras y tablas Glosario Bibliografía

4 Introducción Hace 30 años Internet no existía, y las comunicaciones se realizaban por medio del teléfono a través de la red telefónica pública conmutada (PSTN), pero con el pasar de los años y el avance tecnológico han ido apareciendo nuevas tecnologías y aparatos bastante útiles que nos han permitido pensar en nuevas tecnologías de comunicación: PCS, teléfonos celulares y finalmente la popularización de la gran red Internet. hoy por hoy podemos ver una gran revolución en comunicaciones: todas las personas usan los computadores e Internet en el trabajo y en el tiempo libre para comunicarse con otras personas, para intercambiar datos y a veces para hablar con mas personas usando aplicaciones como NetMeeting o teléfono IP (Internet Phone), el cual particularmente comenzó a difundir en el mundo la idea que en el futuro se podría utilizar una comunicación en tiempo real por medio del PC: VO/IP (Voice Over Internet Protocol). No obstante, si en una empresa se dispone de una red de datos que tenga un ancho de banda bastante grande, también se podría pensar en la utilización de esta red para el tráfico de voz entre las distintas delegaciones de la empresa Objetivo Integración de servicios de llamadas mediante VO/IP Justificación Un Call Center requiere acceso a líneas telefónicas y a una red de datos en múltiples estaciones de trabajo; esto representa el uso de dos redes: una de voz y datos, que a la larga implica un alto costo de instalación y mantenimiento; con VO/IP el costo se reduce a la mitad. Alcance Se realizaran las configuraciones necesarias para integrar el servicio de VO/IP en una red de datos existente; partiendo de la infraestructura analógica AVAYA ya establecida. Definición del Problema La empresa Telesoluciones brinda servicios de Contac Center, a últimas fechas su cartera de clientes se ha incrementado. Necesita actualizar su sistema de manejo de llamadas, con un sistema que le permita seguir creciendo sin afectar su nivel de servicio actual. Aprovechando sus recursos existentes. 4

5 Capitulo 1 Introducción a las redes 1.1 Redes de datos Una red es una interconexión de dos o más computadoras con el propósito de compartir información y recursos a través de un medio de comunicación, como puede ser el cable coaxial. El propósito más importante de cualquier red es enlazar entidades similares al utilizar un conjunto de reglas que aseguren un servicio confiable. Estas normas podrían quedar de la siguiente manera: La información debe entregarse de forma confiable sin ningún daño en los datos. La información debe entregarse de manera consistente. La red debe ser capaz de determinar hacia dónde se dirige la información. Las computadoras que forman la red deben ser capaces de identificarse entre sí o a lo largo de la red. Debe existir una forma estándar de nombrar e identificar las partes de la red. A medida en que las empresas e instituciones ampliaban su número de computadoras, fue necesario unirlas entre sí, surgiendo el concepto de "redes de cómputo" y de "trabajo en red" (networking) para poder, de esta forma, compartir archivos y periféricos entre las diferentes computadoras. 1.2 Tipos de Redes Según el lugar y el espacio que ocupen, las redes se pueden clasificar en dos tipos: Redes de Área Local La red de área local (LAN) es aquella que se expande en un área relativamente pequeña. Comúnmente se encuentra dentro de un edificio o un conjunto de edificios contiguos. Asimismo, una LAN puede estar conectada con otras LAN a cualquier distancia por medio de una línea telefónica y ondas de radio. Una red LAN puede estar formada desde dos computadoras hasta cientos de ellas. Todas se conectan entre sí por varios medios y topologías. A la computadora (o agrupación de ellas) encargada de llevar el control de la red se le llama servidor ya las PC que dependen de éste, se les conoce como nodos o estaciones de trabajo. 5

6 1.2.2 Redes de Área Amplia La red de área amplia (WAN) es aquella comúnmente compuesta por varias LAN interconectadas- en una extensa área geográfica- por medio de fibra óptica o enlaces aéreos, como satélites. A diferencia de las LAN, las WAN casi siempre utilizan ruteadores. Debido a que la mayor parte del tráfico en una WAN se presenta dentro de las LAN que conforman ésta, los ruteadores ofrecen una importante función, pues aseguran que las LAN obtengan solamente los datos destinados a ellas Red de Área Metropolitana Otro tipo de red que se aplica en las organizaciones es la red de área metropolitana o MAN una versión más grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnología similar a ésta. La red MAN abarca desde un grupo de oficinas corporativas cercanas a una ciudad y no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales Red de Área Local Inalámbrica Otro tipo de red que comienza a tomar auge es la WLAN (Red de Área Local Inalámbrica), que se basa en la transmisión de datos mediante ondas de radio, microondas, satélites o infrarrojos. La velocidad de transmisión de las redes WLAN, surgidas experimentalmente a principios de los noventa, va de los 10 a los 100 Mbps, y son el complemento ideal para las redes fijas, por tener capacidad de enlazarse con las redes cableadas. 1.3 Topologías de redes La topología de una red es el patrón de interconexión entre los nodos y un servidor. Existe tanto la topología lógica (la forma en que es regulado el flujo de los datos), como la física, que es simplemente la manera en que se dispone una red a través de su cableado. Existen tres tipos de topologías: bus, estrella y anillo. Las topologías de bus y estrella se utilizan a menudo en las redes Ethernet, que son las más populares; las topologías de anillo se utilizan para Token Ring, que son menos populares pero igualmente funcionales. 6

7 Las redes FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra), que corren a través de cables de fibras ópticas, utilizan una topología compleja de estrella. Las principales diferencias entre las topologías Ethernet, Token Ring y FDDI estriban en la forma en que hacen posible la comunicación entre computadoras Topología BUS Todas las computadoras están conectadas a un cable central, llamado el bus o backbone. Las redes de bus lineal son las más fáciles de instalar y son relativamente baratas. La ventaja de una red 10base2 con topología bus es su simplicidad. Figura 1.1 Topología Bus Topología Estrella Las redes de esta topología tienen una caja de conexiones llamada hub o concentrador en el centro de la red. Todas las PC se conectan al concentrador, el cual administra las comunicaciones entre computadoras. Es decir, la topología de estrella es una red de comunicaciones en la que las terminales están conectadas a un núcleo central. Si una computadora no funciona, no afecta a las demás, siempre y cuando el servidor no esté caído. Figura 1.2 Topología Estrella 1 7

8 1.3.3 Topología Anillo En una topología de anillo el cableado y la disposición física son similares a los de una topología de estrella; sin embargo, en lugar de que la red de anillo tenga un concentrador en el centro, tiene un dispositivo llamado MAU (Unidad de acceso a multiestaciones, por sus siglas en inglés). La MAU realiza la misma tarea que el concentrador, pero en lugar de trabajar con redes Ethernet lo hace con redes Token Ring y maneja la comunicación entre computadoras de una manera ligeramente distinta. Figura 1.3 Topología Anillo 1.4 Componentes de una red Para obtener la funcionalidad de una red son necesarios diversos dispositivos de ésta, que se conectan entre sí de maneras específicas. A continuación presentamos los dispositivos básicos que conforman una red. Servidor Es la máquina principal de la red. Se encarga de administrar los recursos de ésta y el flujo de la información. Algunos servidores son dedicados, es decir, realizan tareas específicas. Estación de trabajo: Es una PC que se encuentra conectada físicamente al servidor por medio de algún tipo de cable. En la mayor parte de los casos esta computadora ejecuta su propio sistema operativo y, posteriormente, se añade al ambiente de la red. Impresora de red Impresora conectada a la red de tal forma que más de un usuario pueda imprimir en ella. Sistema operativo de red 8

9 Es el sistema que se encarga de administrar y controlar en forma general a la red. Existen varios sistemas operativos multiusuario, por ejemplo: Unix, Netware de Novell, Windows NT, etcétera. Recursos a compartir Son aquellos dispositivos de hardware que tienen un alto costo y que son de alta tecnología Hardware de red Dispositivos. que se utilizan para interconectar a los componentes de la red. Encontramos a las tarjetas de red (NIC; Network Interface Cards; Tarjetas de interfaz de red), al cableado entre servidores y estaciones de trabajo, así como a los diferentes cables para conectar a los periféricos Concentrador Le proporciona a la red un punto de conexión para todos los demás dispositivos. Ruteadores y puentes Dispositivos que transfieren datos entre las redes. Sistema operativo de red Conjunto de programas que permiten y controlan el uso de dispositivos de red por múltiples usuarios. Estos programas interceptan las peticiones de servicio de los usuarios y las dirigen a los equipos servidores adecuados. Por ello, el sistema operativo de red le permite a ésta ofrecer capacidades de multiproceso y multiusuario. Según la forma de interacción de los programas en la red, existen dos formas de arquitectura lógica: Cliente servidor Modelo de proceso en el que las tareas se reparten entre programas que se ejecutan en el servidor y otros en la estación de trabajo del usuario. En una red, cualquier equipo puede ser el servidor o el cliente. El cliente es la entidad que solicita la realización de una tarea, el servidor es quien realiza en nombre del cliente. Redes de pares Modelo que permite la comunicación entre usuarios (estaciones) directamente, sin tener que pasar por un equipo central para la transferencia. 9

10 1.5 Modelo OSI El modelo OSI (Interconexión de sistemas abiertos) fue propuesto por la ISO (Organización Internacional de Estándares), como una norma o modelo "grandioso" para explicar cómo debe trabajar una red y enlazar sistemas abiertos. Este modelo consta de siete capas, las cuales se encargan desde establecer la conexión física y velar para que los datos enviados no se pierdan o dañen, hasta controlar que los datos sean correctamente interpretados por diferentes aplicaciones. CPA FUNCIONES EJEMPLOS 7. Aplicación En esta última capa hagamos de la semántica de la información, de cómo nos viene presentada. 6. Presentación Realiza los trabajos de compresión y cifrado de la información, intentando estandarizar la representación (ASCII y otros). 5. Sesión Esta capa cubre desde el login inicio de una sesión de trabajo hasta el logout. Esta es una de las capas menos importantes pero realizará funciones de sincronización entre otras que no pueden hacer las capas inferiores. 4. Transporte A través de los encabezamientos de la trama y su información, nos asegura una comunicación fiable de extremo a extremo. 3. Red Tiene funciones de control y encaminamiento. 2. Enlace Asegura una comunicación de tramas o conjuntos de bits. De alguna manera encapsula los bits recibidos marcando un inicio y un final. Esta capa esta subdividida en dos subcapas (LLC y MAC) 1 Física Esta capa es la encargada de las características electromecánicas de los dispositivos empleados en la red. Tabla 1.1 Capas de Modelo OSI 1 FTP, TELNET, SMTP, POP, NOS, ETC. ASN (Abstract Sintax Notation) XDR (external Data Representation) APIs, RPC, Netbios, Sockets, Streams, TLI, APPC, Named Pipes. UDP, SPX, TCP, ZAP, etc. IPX, IP, X.25; ATM, Enrutador IEEE 802.X (LLC, MAC), Token Ring, FDDI, CDDI, HDLC, SDLC, LAPB. Coaxial, FO:, UTP, STP, Hubs, Bits, RS-232, V.35, T1, E1, X.21, etc. 10

11 Capitulo 2. Ethernet y Protocolo TCP/IP Las redes ethernet a menudo están formadas por múltiples segmentos individuales interconectados por repetidores. Los segmentos están interconectados entre si siguiendo lo que se denomina un patrón de árbol sin raíz. Cada segmento Ethernet es una rama individual de la red completa. Se considera sin raíz ya que los segmentos interconectados pueden crecen en cualquier dirección. Los segmentos Ethernet individuales pueden utilizar diferentes medios. Históricamente cada tipo de medio requiere de una disposición de física de cable diferente. Actualmente la topología física recomendada para las instalaciones es la topología estrella como se especifica en ANSI/TIA/EIA-568-A. La utilización de una topología estrella ha hecho permitido limitar las interrupciones en la red causadas por problemas de cableado. 2.1 Principios de operación de Ethernet Ethernet es el protocolo por el cual se comunican las computadoras en un entorno LOCAL de red. El cable que se inserta atrás de la computadora y parece un "jack" de teléfono grande es utilizado para enviar información en este protocolo, la computadora utiliza una tarjeta NIC ("Network Interface Card") para realizar la comunicación. Cada tarjeta NIC contiene una dirección MAC (única), esta dirección MAC corresponde a la dirección física o "Hardware" de la computadora, esto sería el equivalente al "Nivel 2" del modelo OSI. Ahora bien, Ethernet como protocolo es considerado CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Acces Collision Detect"), lo cual significa que por su cable solo puede ser transmitida una sola señal a cierto punto en el tiempo, esto es, si a un cable se encuentran conectadas 10 o 20 PC's, sólo una puede transmitir información a la vez, las demás deben esperar a que finalice la transmisión. Además de esta característica CSMA/CD, el protocolo "Ethernet" también utiliza lo que es denominado "Broadcast" o "Transmisión a todas las terminales", considerando el ejemplo anterior, lo que ocurre cuando una PC envía información es que las otras 9 o 19 recibirán esta misma información, lo que sucede posteriormente es que solo la PC con la dirección MAC especificada acepta la información, las restantes la descartan. Llega un punto en el uso de una red en que estos "Broadcasts" son excesivos, aunado a la característica "CSMA/CD" que sólo una PC puede transmitir a la vez; la transmisión de información ("throughput") en la red (LAN) empieza a decaer, y la forma mas común de evitar estos problemas es mediante un "Switch", aunque también pudiera ser utilizado un router, pero esto dependerá de situaciones especificas. 11

12 2.2 Trama de Ethernet Trama de Ethernet Preámbulo SOF Destino Origen Tipo Datos FCS 7 bytes 1 byte 6 bytes 6bytes 2 bytes 46 a 1500 bytes 4 bytes Preámbulo Tabla 2.1 Trama Ethernet 1 Campo de 7 bytes (56 bits) que contiene una secuencia de bits usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es: Estos bits se transmiten en orden de izquierda a derecha y en la codificación Manchester representan una forma de onda periódica. SOF (Start Of Frame) Inicio de Trama Campo de 1 byte (8 bits) que contiene un patrón de 1 y 0 alternados, y que termina con dos 1 consecutivos. El patrón del SOF es: Indica que el siguiente bit será el bit más significativo del campo de dirección MAC de destino. Aunque se detecte una colisión durante la emisión del preámbulo o del SOF, el emisor debe continuar enviando todos los bits de ambos hasta el fin del SOF. Dirección de destino Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama. Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo multicast o la dirección de broadcast de la red. Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar el paquete. Dirección de origen Tipo Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar el paquete conoce a través de este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiar datos. 12

13 Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocolo de red de alto nivel asociado con el paquete, o en su defecto la longitud del campo de datos. Es interpretado en la capa de enlace de datos. Datos Campo de 46 a 1500 Bytes de longitud. Cada Byte contiene una secuencia arbitraria de valores. El campo de datos es la información recibida del nivel de red (la carga útil). Este campo, también incluye los H3 y H4 (cabeceras de los niveles 3 y 4), provenientes de niveles superiores. FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama)} Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor de verificación CRC (control de redundancia cíclica). Este CRC se calcula por el emisor sobre todo el contenido de la trama, y se vuelve a calcular por el receptor para compararlo con el recibido y verificar la integridad de la trama. Métodos para calcular el número de secuencia de verificación de trama - Verificación por redundancia cíclica - Paridad bidimensional: Coloca a cada uno de los bytes en un arreglo bidimensional y realiza chequeos verticales y horizontales de redundancia sobre el mismo, creando así un byte extra, que resulta en un número par o impar de unos binarios. - Checksum (suma de verificación) de Internet: Agrega los valores de todos los bits de datos para obtener una suma 2.3 Topología Ethernet Las redes ethernet a menudo Las redes ethernet a menudo están formadas por múltiples segmentos individuales interconectados por repetidores. Los segmentos están interconectados entre si siguiendo lo que se denomina un patrón de árbol sin raíz. Cada segmento Ethernet es una rama individual de la red completa Topología Bus Cuando se utiliza cable coaxial delgado, la topología física de la red puede ser únicamente una topología bus. En este diseño, todos los dispositivos son conectados a un único tramo de cable. Este cable provee un camino para las señales eléctricas que es común para todos los dispositivos conectados y transporta todas las transmisiones entre los dispositivos. Un problema asociado con el diseño bus de cableado es que una falla en cualquier parte del cable coaxial delgado va a interrumpir el camino eléctrico. 13

14 Como resultado, la operación de todos los dispositivos conectados será interrumpida Topología Estrella Los segmentos de par trenzado y de fibra óptica son dispuestos en una topología física estrella. En esta topología, los dispositivos individuales son conectados a un concentrador o hub central, formando un segmento. Las señales de cada dispositivo conectado son enviadas al hub y luego difundidas a todos los otros dispositivos conectados. Este diseño permite a Ethernet operar lógicamente como un bus, pero físicamente el bus solo existe en el hub. Una topología estrella simplifica la administración de la red y la resolución de problemas ya que cada tramo de cable conecta solo dos dispositivos, una a cada extremo del cable 2.4 Velocidad de Ethernet Durante mucho tiempo Ethernet ha conseguido situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió ya en la decada de los 90 una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy 10Base2 se contempla como una "tecnología de legado" hacia 100BaseT. Actualmente los fabricantes han desarrollado adaptadores capaces de trabajar tanto con tecnología 10baseT como 100BaseT, un echo que ayuda a una mejor adaptación y transición. Las tecnologías Ethernet que exiten se diferencian en estos conceptos: Velocidad de transmisión. Velocidad a la que transmite dicha tecnología Tipo de cabletecnología del nivel físico que utiliza Longitud máxima Distancia máxima que puede haber entre dos nodos distintos (sin estaciones repetidoras) Tipología Determina la forma de actuar de los puntos de enlace centrales. Estos pueden ser Conectores T (actualmente relegados a las tecnologías más antiguas), hubs (con tipología de estrella de difusión) o switches (tipología de estrella conmutada). A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnología mas importantes: 14

15 Tecnología Velocidad de transmisión Tecnologías Ethernet Tipo de cable Distancia máxima Topología 10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Conector T 10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Hub o Switch 10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Hub o Switch 100BaseT4 100BaseTX 100Mbps 100Mbps Par Trenzado (categoría 3UTP) Par Trenzado (categoría 5UTP) 100 m 100 m 100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 m 1000BaseT 1000BaseSX 1000BaseLX 1000Mbps 1000Mbps 1000Mbps 4 pares trenzado (categoría 5UTP) Fibra óptica (multimodo) Fibra óptica (monomodo) Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) No permite el uso de hubs 100 m Full Duplex (switch) 550 m Full Duplex (switch) 5000 m Full Duplex (switch) Tabla 2.2 Tecnologia Ethernet Tecnología Ethernet Los estándares Ethernet no necesitan especificar todos los aspectos y funciones necesarios en un Sistema Operativo de Red NOS ("Network Operating System"). Como ocurre con otros estándares de red, la especificación Ethernet se refiere solamente a las dos primeras capas del modelo OSI ("Open Systems Interconnection" Estas son la capa física (el cableado y las interfaces físicas), y la de enlace, que proporciona direccionamiento local; detección de errores, y controla el acceso a la capa física. Una vez conocidas estas especificaciones el fabricante del adaptador está en condiciones de que su producto se integre en una red sin problemas. También es de su incumbencia proporcionar los controladores ("Drivers") de bajo nivel adecuados para cada Sistema Operativo que debe utilizar el adaptador. 2.5 Elementos de una red Ethernet Los elementos que constituyen la capa física de Ethernet son de dos tipos: Activos y Pasivos. Los primeros generan y/o modifican señales, los segundos simplemente la transmiten. Son los siguientes: 15

16 Pasivos: Cables Jacks / Conectores Patch panels Activos: Transceptores Repetidores Repetidores multipuerto (Hubs). Figura 2.1 Elementos Ethernet Datos (DTE) y Equipo de Comunicación de Datos (DCE). Los DTE son los dispositivos que generan o son el destino de los datos, tales como las computadoras personales, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión, todos son parte del grupo de estaciones finales. Mientras que los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red, y pueden ser ruteadores, conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores, o interfaces de comunicación, como un módem o una tarjeta de interfase por ejemplo. a. NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red - permite el acceso de una computadora a una red local. Cada adaptador posee una dirección MAC que la identifica en la red y es única. Una computadora conectada a una red se denomina nodo. b. Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación a lo largo del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI. c. Concentrador o hub - funciona como un repetidor, pero permite la interconexión de múltiples nodos, su funcionamiento es relativamente simple, ya que recibe una trama de ethernet por uno de sus puertos y la repite por todos sus puertos restantes, sin llevar a cabo ningún proceso sobre las mismas. Opera en la capa física del modelo OSI. 16

17 d. Puente o bridge - interconectan segmentos de red, haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC. Conexiones en un switch Ethernet Figura 2.2 Componentes Ethernet 1. Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Los switches pueden tener otras funcionalidades, como redes virtuales y permiten su configuración a través de la propia red. Su funcionamiento básico es en las capas física y de enlace de datos del modelo OSI, por lo cual son capaces de procesar información de las tramas; siendo su funcionalidad más importante las tablas de dirección. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2, el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió, la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario, por lo cual ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2, y cuando reciba otra trama con dirección de destino a alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto, lo cual disminuye el tráfico de la red y contribuye al buen funcionamiento de la misma. 17

18 2.6 Protocolo TCP/IP Aunque poca gente sabe lo que es TCP/IP todos lo emplean indirectamente y lo confunden con un solo protocolo cuando en realidad son varios, de entre los cuales destaca y es el mas importante el protocolo IP. Bajo este nombre(tcp/ip)se esconde uno de los protocolos mas usados del mundo, debido a que es el mas usado por Internet y esta muy extendido en el sistema operativo UNIX. En el 1973, la DARPA inició un programa de investigación de tecnologías de comunicación entre redes de diferentes características. El proyecto se basaba en la transmisión de paquetes de información, y tenia por objetivo la interconexión de redes. De este proyecto surgieron dos redes: Una de investigación, ARPANET, y una de uso exclusivamente militar, MILNET. Para comunicar las redes, se desarrollaron varios protocolos: El protocolo de Internet y los protocolos de control de transmisión. Posteriormente estos protocolos se englobaron en el conjunto de protocolos TCP/IP. En 1980, se incluyo en el UNIX 4.2 de BERKELEY, y fue el protocolo militar standard en Con el nacimiento en 1983 de INTERNET, este protocolo se popularizo bastante, y su destino va unido al de internet. ARPANET dejo de funcionar oficialmente en Algunos de los motivos de su popularidad son: Independencia del fabricante Soporta múltiples tecnologías Puede funcionar en maquinas de cualquier tamaño Estandar de EEUU desde 1983 La arquitectura de un sistema en TCP/IP tiene una serie de metas: La independencia de la tecnología usada en la conexión a bajo nivel y la arquitectura del ordenador Conectividad Universal a través de la red Reconocimientos de extremo a extremo Protocolos estandarizados Estructura Interna El modelo básico en internet es el modelo Cliente/Servidor. El Cliente es un programa que le solicita a otro que le preste un servicio. El Servidor es el programa que proporciona este servicio. La arquitectura de Internet esta basada en capas. Esto hace mas fácil implementar nuevos protocolos. El conjunto de protocolos TCP/IP, al estar integrado 18

19 plenamente en Internet, tambien dispone de este tipo de arquitectura. El modelo de capas de TCP/IP es algo diferente al propuesto por ISO (International Standard Organization) para la interconexión de sistemas abiertos Figura 2.3 Modelo TCP con Modelo OSI 1. Relación del modelo TCP/IP con el modelo OSI Capas Figura 2.4 Modelo TCP/IP 1 Los Protocolos TCP / IP se clasifican según la capa en la que trabajen. Las capas son las siguientes: Nivel de aplicación. Constituye el nivel mas alto de la torre TCP/IP. A diferencia del modelo OSI, se trata de un nivel simple en el que se encuentran las aplicaciones que acceden a servicios disponibles a través de Internet. Estos servicios están sustentados por una serie de protocolos que los proporcionan. Por ejemplo, tenemos el protocolo FTP, y SMTP 19

20 Nivel de transporte Este nivel proporciona una comunicación extremo a extremo entre programas de aplicación. La maquina remota recibe exactamente lo mismo que le envió la maquina origen. En este nivel el emisor divide la información que recibe del nivel de aplicación en paquetes, le añade los datos necesarios para el control de flujo y control de errores, y se los pasa al nivel de red junto con la dirección de destino. En el receptor este nivel se encarga de ordenar y unir las tramas para generar de nuevo la información original. Para implementar el nivel de transporte se utilizan dos protocolos: UDP: Proporciona un nivel de transporte no fiable de datagramas, ya que apenas añade información al paquete que envía al nivel inferior, solo la necesaria para la comunicación extremo a extremo. Lo utilizan aplicaciones como NFS y RPC, pero sobre todo se emplea en tareas de control. TCP (Transport Control Protocol): es el protocolo que proporciona un transporte fiable de flujo de bits entre aplicaciones. Esta pensado para poder enviar grandes cantidades de información de forma fiable, liberando al programador de aplicaciones de la dificultad de gestionar la fiabilidad de la conexión (retransmisiones, perdidas de paquete, orden en que llegan los paquetes, duplicados de paquetes,..) que gestiona el propio protocolo. Pero la complejidad de la gestión de la fiabilidad tiene un coste en eficiencia, ya que para llevar a cabo las gestiones anteriores se tiene que añadir bastante información a los paquetes a enviar. Debido a que los paquetes a enviar tienen un tamaño máximo, como mas información añada el protocolo para su gestión, menos información que proviene de la aplicación podrá contener ese paquete. Por eso, cuando es mas importante la velocidad que la fiabilidad, se utiliza UDP, en cambio TCP asegura la recepción en destino de la información a transmitir Nivel de enlace. Este nivel se limita a recibir datagramas del nivel superior (nivel de red) y transmitirlo al hardware de la red. Pueden usarse diversos protocolos: DLC(IEEE 802.2), Frame Relay, X.25, etc. La interconexión de diferentes redes genera una red virtual en la que las maquinas se identifican mediante una dirección de red lógica. Sin embargo a la hora de transmitir información por un medio físico se envía y se recibe información de direcciones físicas. Un diseño eficiente implica que una dirección lógica sea independiente de una dirección física, por lo tanto es necesario un mecanismo que relacione las direcciones lógicas con las direcciones físicas. De esta forma podremos cambiar nuestra dirección lógica IP conservando el mismo hardware, del mismo modo podremos cambiar una tarjeta de red, la cual contiene una dirección física, sin tener que cambiar nuestra dirección lógica IP. 20

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