Infraestructura de Sistemas de Información BLOQUE III: Diseño Físico.

Transcripción

1 Tema 10: Tecnologías Red Campus Infraestructura de Sistemas de Información BLOQUE III: Diseño Físico. Actualizado 15/11/2016 1

2 Selección de tecnologías y dispositivos Ya sabemos más o menos cómo va a ser la red También sabemos qué capacidades va a necesitar la red Ya estamos listos para seleccionar las tecnologías y los dispositivos Este tema es una guía para tecnologías de redes de campus 2

3 Pasos para el diseño físico Desarrollar un diseño de cableado Seleccionar los tipos de cable/fibra Seleccionar las tecnologías de enlace de datos Seleccionar los dispositivos de interconexión Reunirse con los proveedores 3

4 Consideraciones para diseñar el cableado Topologías de cableado de campus y edificios Tipos y longitudes de cables entre edificios Dentro de los edificios La ubicación de los armarios de telecomunicaciones y salas de conexiones Los tipos y longitudes de los cables para el cableado vertical entre los pisos, en los edificios Los tipos y longitudes de los cables para el cableado horizontal en cada piso Los tipos y longitudes de los cables desde los armarios de telecomunicaciones hasta las estaciones de trabajo 4

5 Tipos de medios Medios de cobre Medios ópticos Medios inalámbricos 5

6 Ventajas de los medios de cobre Conducen electricidad muy bien No se oxidan Pueden hacerse cables muy finos Fáciles de darle forma Difíciles de romper 6

7 Medios de cobre Medios de cobre Coaxial Par Trenzado Par Trenzado Blindado (Shielded Twisted-Pair, STP) Par Trenzado Sin Blindaje (Unshielded Twisted-Pair, UTP) Par Trenzado con blindaje global (Foiled Twisted-Pair, FTP) 7

8 Cable coaxial Conductor de cobre sólido, rodeado de: Aislamiento de plástico flexible Pantalla mallada de cobre Cubierta exterior Puede usarse con menos repetidores, para distancias mayores que los cables de par trenzado. Sin embargo, hoy en día no es ampliamente usado. 8

9 Cable de par trenzado, Cable UTP Consiste de 4 pares de conductores de cobre trenzados entre sí con forma helicoidal, para eliminar interferencias eléctricas, y cubiertos por aislamiento plástico. Par trenzado sin blindaje (UTP: Un-shielded Twisted Pair) Sin pantalla, por lo que es más barato. Conector RJ45. Más sencillo de instalar, cable flexible. Se pueden utilizar hasta Categoría 6. 9

10 Cable STP Par trenzado blindado (STP: Shielded Twisted Pair) Tiene una lámina metálica cubriendo cada par, que hace de pantalla frente al ruido eléctrico. Conector RJ49. Toma de tierra en extremos. Cable más rígido. 10

11 Cable FTP Par trenzado con blindaje global (FTP: Foiled Twisted Pair) Sin pantalla entre pares, pero con un blindaje global alrededor. Es un punto intermedio entre STP y UTP, en coste, flexibilidad e inmunidad. Conector RJ45. Se debe utilizar a partir de Categoría 6E. 11

12 Categorías de par trenzado Categoría 1. Usado para voz Categoría 2. Usado para voz y datos, hasta 4 Mbps Categoría 3. Usado para datos, hasta 16 Mbps en Ethernet. Requiere tener al menos 10 trenzas por metro Cable estándar para la mayoría de los sistemas telefónicos Categoría 4. Usado para datos, hasta 16 Mbps en Token Ring. Categoría 5. Usado para Ethernet 10, 100 o 1000 Mbps. Debe tener aprox 120 trenzas por metro Categoría 5E [Enhanced]: Cat5 con mayores controles de calidad. Categoría 6. Permite Ethernet hasta 10Gbps. Categorías 6A, 7 y 7A. Cada vez requisitos más estrictos. Requiere cables con un blindaje extra (FTP o STP). Categoría 8: En desarrollo, hasta 40 Gbps. Longitudes máximas: 100 metros: Cat5/100Mbps, Cat5E/1Gbps, Cat6/1Gbps o Cat6A/10Gbps 50 metros: Cat6/10Gbps. 12

13 Medios ópticos Medios Ópticos Fibra Multimodo (MMF) MultiMode Fiber Fibra Monomodo (SMF) Single-Mode Fiber 13

14 Multimodo vs Monomodo Fibra Multimodo (MMF) Mayor diámetro del core, micras Los rayos de luz rebotan de la cubierta de varias maneras Mayor atenuación Permite usar fuentes LED (o LASER) Más barato Distancias menores Fibra Monomodo (SMF) Menor diámetro del core, 9 micras. Rayo de luz simple, más enfocado, menos rebotes en la cubierta Menor atenuación Requieren fuentes LASER Más caro Distancias muy largas 14

15 Categorías Fibra SMF: 9 micras, cubierta amarilla, atenuaciones de 1db/km (OS1) o 0,4db/km (OS2), uso típico 10 Gbps hasta 80 km. Con multiplexores actuales y amplificadores de señal, puede llegar a 40 Gbps a cientos de kms, o 10 Gps para miles de kms. MMF OM1 (LED): 62,5 micras, cubierta naranja, uso típico 100 Mbps hasta 2km, máximo 10Gbps hasta 33m. MMF OM2 (LED): 50 micras, aumenta distancias de OM1, uso típico 1 Gbps hasta 500m, máximo 10Gbps hasta 82m. MMF OM3 (LASER): 50 micras, cubierta celeste, uso típico 10 Gbps hasta 300m, máximo 100Gbps hasta 100m. MMF OM4 (LASER): aumenta distancias de OM3, uso típico 40 Gbps hasta 150m, máximo 100Gbps hasta 150m. 15

16 Cables Fibra SMF (Monomodo OS2) MMF (Multimodo OM1 o OM2) Troncal MTP (12 fibras MMF OM3) SMF con protección exteriores (IP67) 16

17 Cable cobre vs Fibra óptica Los cables coaxiales y de par trenzado transmiten las señales en forma de corriente La fibra óptica transmite señales de red en forma de luz La fibra óptica se hace de fibra de vidrio No es susceptible a las interferencias electromagnéticas o de radiofrecuencias No tan susceptible a la atenuación, lo que significa que es posible cubrir distancias mayores Soporta anchos de banda muy altos (10 Gbps o mayores) Para largas distancias, la fibra es más barata que el cobre 17

18 Medios inalámbricos Wi-Fi (IEEE a, b, g, n, ac) Tecnologías móviles (2G, 3G, 4G) Bluetooth Láser Microondas Vía Satélite 18

19 Wi-Fi (IEEE ) Es un conjunto de protocolos que definen el nivel MAC y PHY para redes inalámbricas. Debido a las potencias de transmisión, la comunicación es half-duplex. Puede usar banda 2.4 Ghz (banda libre, muchas interferencias) o 5 Ghz (dedicada). La banda Ghz se divide en 14 canales con un ancho de banda de 5 Mhz, aunque los últimos depende de regulación de cada país (en España se pueden usar del 1 al 11). l Cada conexión usa 20 Mhz, por lo que en la práctica se suelen centrar en 3-4 canales las conexiones (en España: 1, 6 y 11). 19

20 Wi-Fi (IEEE ) La banda 5 Ghz (5.1 hasta 5.7, según paises) se divide en 23 canales no-solapados (anchos de banda de 20/40 Mhz). En 2010 se introduce MIMO: permite usar varias antenas en router para agregar varios canales adyacentes y sumar el bandwidth. Interoperatividad: permite interconectar 3 o más tarjetas WiFi con distintos estándares: g y n son interoperativos, aunque obligan a trabajar al bandwidth mínimo establecido. En 2014, ac introduce MultiUser-MIMO, lo que permite interoperar con g o con n sin perder rendimiento en los canales ac. 20

21 Wi-Fi (IEEE ) Norma Año Banda Bps teóricos (práctica) Alcance a (obsoleta por ac ) Ghz Hasta 54 Mbps (~20 Mbps) 35m int, 140m ext b Ghz Hasta 11 Mbps (~6 Mbps) 35m int, 140m ext g Ghz Hasta 54 Mbps (~20Mbps) 38m int, 140m ext n Ghzó 5Ghz Hasta 75/150 Mbps por canal de 20/40Mhz (MIMO x2 o x4 canales) 70m int, 250m ext ac Ghz Hasta 100/200/400/800 Mbps por cada canal de 20/40/80/160 Mhz. MIMO hasta x8 canales. 35m int. 21

22 Wi-Fi (IEEE ) Tienes un móvil android? Prueba Wifi Analyzer. 22

23 Móvil en España (2G, 3G, 4G) La 1G (analógica) se implanta en España en 1990, con Moviline. La 2G/GSM (digital!) llega en 1995 con Movistar, Airtel (actualmente Vodafone) y Amena (actualmente Orange). Usa GPRS para transmitir datos a 56 Kbps. El 3G/UMTS llega en 2000 con 2Mbps, seguido por 3.5G/HSDPA en 2005 con hasta 14Mbps. En 2006 nace Yoigo. El 4G/LTE llega en 2013 con hasta 150 Mbps. 4G+ se está desplegando en 2015, hasta 300 Mbps. El 5G está en desarrollo, se prevé su despliegue para 2020, hasta 5 Gbps por usuario. 23

24 Guías de cableado Para cableado nuevo, en nivel de acceso usar Mínimo UTP Cat5E. Pensando en el futuro: UTP Cat6 o FTP con Cat6E. El cableado es costoso y laborioso de sustituir, se puede planificar implantar la Categoría más alta disponible, aunque por ahora no se usen interfaces apropiados para el tope de ancho de banda. En casos especiales Usar Fibra Multimodal MMF para aplicaciones con un uso intensivo de ancho de banda (p.ej, en una SAN, en una cabina de discos externa a un servidor,...) O instalar fibra (entre armarios de comunicaciones) junto con el par trenzado (en horizontal) 24

25 Guías de cableado En el nivel de distribución usar Fibra Monomodal SMF para largas distancias Fibra Multimodal MMF en otro caso Si no se puede usar cable o fibra por circunstancias especiales, usar una tecnología inalámbrica 25

26 Tecnologías LAN Ethernet half duplex (obsoleta) Ethernet 10 Mbps (obsoleta) Ethernet 100 Mbps 1-Gigabit Ethernet 10-Gigabit Ethernet 40-Gigabit Ethernet (fibra MMF) 100-Gigabit Ethernet (fibra MMF) Metro Ethernet Long Range Ethernet (LRE) Cisco EtherChannel 26

27 Metro Ethernet Servicio ofrecido por proveedores y que tradicionalmente tenía ofertas WAN El cliente puede usar una interfaz Ethernet estándar para alcanzar una MAN o WAN El cliente puede agregar ancho de banda por demanda, con un cambio de configuración simple Puede usar servicios WAN como SONET, ATM o MPLS. 27

28 Long-Reach Ethernet Habilita el uso de Ethernet sobre cableado de par trenzado de cobre existente, de calidad de voz Usado para conectar edificios y salas dentro de los edificios En áreas rurales En ciudades viejas donde actualizar el cableado es impracticable En estructuras de múltiples unidades, como hoteles, complejos de apartamentos, complejos de negocios y agencias gubernamentales Unos 10Mbps y hasta 2km de distancia 28

29 Cisco EtherChannel Data Center Switch 800 Mbps EtherChannel [ 8 x Fast-Ethernet ] West Fiber Run 400 Mbps East Fiber Run 400 Mbps Wiring Closet Switch * También puede agregar 8xGigabit o 8x10Gigabit 29

30 Dispositivos de interconexión Hubs (obsoletos) Switchs Routers Puntos de acceso inalámbricos (conexiones punto-multipunto) Puentes inalámbricos (conexiones punto-apunto) 30

31 Criterios de selección (I) El número de puertos Velocidad de procesamiento Cantidad de memoria Retardo en el reenvío de datos Caudal (en PPS) Tecnologías LAN y WAN soportadas Cableado soportado Autonegociación (duplex, bps, ) Reputación y fiabilidad de la marca 31

32 Criterios de selección (y II) Coste Facilidad de configuración y monitorización MTBF y MTTR Soporte de componentes hot swap Fuentes de alimentación redundantes Actualizaciones del sistema Posibilidad de optimización Reglas de QoS Calidad del soporte técnico, documentación y entrenamiento Otras 32

33 Criterios para Switchs Tecnologías de switching soportadas Mejoras en STP (redundancia sin bucles) Seguridad en los puertos (802.1X) Tecnologías VLAN, VTP, etc. Aplicaciones multicast (IGMP) Memoria disponible para cada tarea Power-over-Ethernet Disponibilidad de un módulo de routing Posibilidad de QoS en nivel 2. 33

34 Criterios para Routers Protocolos de nivel de red soportados Protocolos de enrutamiento dinámicos Enrutamiento de multicast Soporte de colas avanzado, switching, etc... Posibilidad de QoS en nivel 3. Compresión de tramas Cifrado de tramas 34