LUISA DE JESÙS CORDERO

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1 UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERIAS SEDE CUENCA ESCUELA DE Análisis y Diseño de una red LAN para la Unidad Educativa LUISA DE JESÙS CORDERO Proyecto previo a la obtención del Titulo de Ingeniero de Sistemas Director: Ing. Bertha Tacuri Autores: Roberto A. García Vélez Willan H. Jara Jara Cuenca, Ecuador 2007

2 INDICE CAPITULO I PAG GENERALIZACIONES DE LAS REDES LAN 1.1 Introducción Características de las Redes Locales Normalizaciones Internacionales IEEE Beneficios Topologías Topología en Anillo Topología en Bus Topología en Estrella Topologías Hibridas Propagación de Ondas de Radio Control de Acceso al Medio Donde o Lugar de Acceso al Medio Centralizada Distribuida Como se da el Acceso al Medio Contienda Rotación Circular Reserva Aplicaciones 27

3 1.4.1 Entornos de Aplicación de las LAN Servicios Tolerados 32 CAPITULO II REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) 2.1 Tecnologías LAN La tecnología IEEE Perspectiva y viabilidad del servicio LAN Arquitectura y estructura de la red Requerimientos de la Red Trafico en la Red Seguridad en la red Interconexión Especificaciones Técnicas Prestaciones Visión de una LAN en la unidad Educativa Luisa de Jesús Cordero Proveedores de equipos para Redes LAN Procuradores de soluciones comerciales LAN 52 CAPITULO III 3. COMPONENTES REQUERIDOS PARA LA IMPLEMENTACION DE UNA LAN Introducción El sistema operativo de red Servidores Estaciones de trabajo. Clientes (nodos) Adaptadores de red (nic s) Sistemas de cableado Tipos de Cableado 58

4 Coaxial Par Trenzado Fibra Óptica Consideraciones sobre el Cableado Elementos De Interconexión De Redes Repetidores Puentes Conmutadores / Routers Parselas (Gateway) 72 CAPITULO IV DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED LAN EN LA UNIDAD EDUCATIVA LUISA DE JESUS CORDERO. 4.1 Análisis de la infraestructura necesaria a implementar Constatación de Equipos presentes en la institución Establecimiento de equipos necesarios para la implementación Selección de Topología y tipo de Control de Acceso al medio Bosquejo de la estructura de la Red Emulación de Pruebas sobre el esquema de la Red (Utilizando Software 91 Boson Netsim). CAPITULO V ANALISIS ECONOMICO Y CONCLUSIONES 5.1 Evaluación de Costos Costos de Equipos y Materiales Costo de Diseño Costo de implementación 93

5 5.1.4 Costos por Pruebas 95 Conclusiones y Recomendaciones 95 Bibliografía y Referencias 96 Anexos 97

6 CAPITULO I 1. GENERALIZACIONES DE LAS REDES LAN 1.1 Introducción Como característica primordial de las redes LAN podemos establecer que su ámbito geográfico se puede dar en uno o varios edificios. Por lo referente sabemos que los enlaces no suelen ser punto a punto. Dentro de las redes locales se usan enlaces de acceso común o múltiple. Las redes LAN suelen estar compuestas por varios segmentos, que se interconectan mediante conmutadores (switches) o concentradores (hubs) para la conectividad de la misma (figura 1.1).

7 Figura 1.1 Equipos que pueden formar parte de una Red LAN Características de las Redes Locales. Las principales características de las LAN se podrían resumir en las siguientes: Un medio de comunicación común a través del cual todos los dispositivos pueden compartir información, programas y equipo, independientemente del lugar físico donde se encuentre el usuario o el dispositivo. En la mayoría de los casos, las redes locales están contenidas dentro de un área reducida, como por ejemplo un edificio de oficinas o el aula de los alumnos que estudian un módulo de programación.

8 Una velocidad de transmisión muy elevada, para que pueda adaptarse a las necesidades de los usuarios y del equipo. Normalmente, el equipo de la red local puede transmitir datos a la velocidad máxima a la que pueden comunicarse las estaciones de la red (suele ser de varios millones de bits por segundo). Una distancia entre estaciones realmente corta, desde unos pocos metros hasta varios kilómetros (2 ó 3), aunque la distancia puede ser mucho mayor utilizando dispositivos de transmisión especiales. Utilización de cables de conexión normales. Todos los dispositivos pueden comunicarse con el resto, y algunos de ellos pueden funcionar independientemente. Un sistema fiable, con un índice de errores muy bajo, ya que la mayor parte veces las redes locales disponen de sus propios sistemas de detección y corrección de errores. Flexibilidad, pues el usuario administra y controla su propio sistema. La simplicidad del medio de transmisión que utiliza (cable coaxial, cables telefónicos y fibra óptica). La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el hardware y el software. Gran variedad y número de dispositivos conectados. Posibilidad de conexión con otras redes. La facilidad de uso para el usuario de la misma.

9 Figura 1.2 Importancia en la nueva era de las Comunicaciones Normalizaciones Internacionales Las normalizaciones Internacionales que se han establecido vienen dadas por las siguientes organizaciones dedicadas a este entorno: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Es la organización profesional más grande del mundo; publica revistas, organiza y patrocina conferencias, y establece normas. Algunas normas establecidas por la IEEE: La norma IEEE 802, para LAN, Y las normas POSIX, para sistema CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y telefónico)

10 También conocido en la actualidad como ITU-T. Pertenece a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), una agencia de la ONU. Su misión es desarrollar estándares de telecomunicaciones. Algunas normas establecidas por la ITU-T: V.24 (o EIA RS-232-C) y X.25 ISO (International Standards Organization) Organización voluntaria formada por asociaciones, naciones de normalización (ANSI, DIN,...). Emite estándares de muy diverso tipo. La norma más conocida es el modelo de referencia OSI (Open System Interconnection) IEEE 802 Figura 1.3 EL ESTÁNDAR IEEE 802 MAC (Medium Access Control) Control de Acceso al Medio

11 El protocolo MAC regula el acceso al canal dando a cada nodo la posibilidad de transmitir sus paquetes. LLC (Logical Link Control) Control del Enlace Lógico El protocolo LLC proporciona los servicios de transmisión de paquetes entre nodos. Un mismo LLC puede residir sobre distintos protocolos MAC. Las LANs especificadas por el estándar IEEE 802 son compatibles en los niveles superiores a LLC. Se diferencian en la capa física (características del equipo de transmisión) y en el protocolo MAC. Parámetros para medir las prestaciones de una LAN Throughput (taza de transferencia ) Máxima velocidad de transmisión en situación de alta carga. Depende de la eficiencia Eficiencia Máxima fracción de tiempo durante la que se transmite con éxito paquetes. Retraso (latencia) Transmisión de un paquete entre nodos. Encolamiento + transmisión + propagación Aspectos a Considerar Se asume que hay N estaciones Independientes. o Cada estación genera tramas.

12 o Cuando se genera una trama, la estación espera hasta que la trama haya sido transmitida. Se asume que existe un único canal compartido Se asume que pueden existir colisiones. o Una colisión se produce cuando dos tramas se transmiten simultáneamente. o Todas las estaciones pueden detectar colisiones o Una trama que colisiona debe ser retransmitida o Los únicos errores que se producen se deben a colisiones. El tiempo puede ser o Continuo, si se puede transmitir una trama en cualquier instante de tiempo o Discreto (slotted), si las transmisiones de tramas se inician en intervalos discretos Con detección de portadora (carrier sense) o Las estaciones pueden determinar si el canal está en uso o no Sin detección de portadora. o Las estaciones transmiten y después comprueban si la transmisión tuvo éxito Beneficios Aumento de la Productividad Como herramienta que aumenta la productividad, una red local puede:

13 Hacer posible una mejor distribución de la información. Mejorar la obtención, proceso y almacenamiento de la información. Reducir, o incluso, eliminar la duplicidad de trabajos. Mejorar la eficacia facilitando la unificación de sistemas y procedimientos. Disponer de aplicaciones especializadas (gráficos,...), que resultarían caras para un solo ordenador. Reducción de Costos de Equipos Vista como un sistema capaz de compartir dispositivos, una red local: Permite reducir los gastos que conlleva la adquisición de Hardware de alto precio. Hace que sea posible compartir los programas e información que estos generan y / o utilizan. Ayuda a la integración de todos los aspectos del proceso de la información, en particular, transformando un grupo de microordenadores no muy potentes en un sistema de proceso distribuido de gran potencia. Aumento del Nivel de Comunicación.

14 Figura 1.4 La comunicación en una empresa es de vital importancia. Como medio de comunicación una red local: Facilita la comunicación entre los distintos departamentos de una empresa. Proporciona comunicación interna a alta velocidad entre ordenadores, sin la complejidad de un sistema de máquinas conectadas directamente entre sí. Proporciona un método de acceso a dispositivos remotos, facilitando de este modo la comunicación con el mundo exterior. Simplicidad de Gestión. Como herramienta de gestión, una red local puede: Aumentar el rendimiento de la empresa por medio de la distribución de tareas y equipo. Mejorar la disponibilidad de los recursos. Aumentar la fiabilidad del sistema. Reducir al mínimo las consecuencias producidas por la perdida de un ordenador o dispositivo.

15 Figura 1.5 Facilidad de Comunicación entre PCs 1.2.Topologías Las topologías usuales en LAN son bus, anillo, estrella e hibrida Topología en Anillo Token Ring(IEEE 802.5) En esta topología, la red consta de un conjunto de repetidores unidos por enlaces punto a punto formando un bucle cerrado. Los enlaces son unidireccionales, es decir, los datos se transmiten solo en un sentido de las agujas del reloj o en el contrario (Figura 1.6). Como en el resto de las topologías los datos se transmiten en tramas.una trama que circula por el anillo pasa por las demás estaciones de modo que la estación destino reconoce su dirección y copia la trama, mientras esta la atraviesa, en una memoria temporal local.

16 La trama continua circulando hasta que alcanza de nuevo la estación origen donde es eliminada del nodo. Propiedades Círculo de conexiones punto a punto. Se conectan mediante una unidad de acceso y un repetidor. Se suele utilizar un control distribuido. Figura 1.6 Topología en Anillo Análisis Costo Modularidad Relación Costo modularidad buena En general la instalación un poco complicada Flexibilidad Es fácil variar el número de estaciones Fiabilidad Adaptación No influyen los fallos en las estaciones si no condicionan la capacidad del interfaz del anillo. Es muy sensible a fallos en los módulos de comunicaciones (interfaz) y en el medio de comunicación. Retardo Caudal Retardo grande para número de estaciones elevado Bueno para pocas estaciones y velocidades elevadas

17 Ventajas/Inconvenientes Ventajas Se pueden conseguir velocidades de transmisión elevadas Permite utilizar diferentes medios de transmisión La red no depende de un nodo central El tiempo de acceso es moderado Inconvenientes La fiabilidad de la red depende de los repetidores y del medio de comunicación La instalación es bastante complicada Transmisión de Tramas (Figura 1.7)

18 Figura 1.7 Esquema de Transmisión en Anillo En este ejemplo podemos comprender como solo el nodo al que le compete la información recepta la misma, caso contrario la deja circular libremente Topología en Bus Ethernet(IEEE 802.3)

19 Todas las estaciones comparten un mismo canal de comunicaciones. Todos los nodos son los que componen la red quedando unidos entre sí linealmente, uno a continuación del otro. Es necesario incluir en ambos extremos del bus unos dispositivos denominados terminadores, que evitan posibles rebotes de la señal (Figura 1.8). Figura 1.8 Topología en Bus Esta topología permite que todas las estaciones reciban la información que se transmite, una estación transmite y todas las restantes escuchan. Consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se cuelgan todos los elementos de una red. Todos los nodos de la red están unidos a este cable: el cual recibe el nombre de "Backbone Cable". Tanto Ethernet como Local Talk pueden utilizar esta topología. El bus es pasivo, no se produce regeneración de las señales en cada nodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la información y esperan que ésta no vaya a chocar con otra información transmitida por otro de los nodos. Si esto ocurre, cada

20 nodo espera una pequeña cantidad de tiempo al azar, después intenta retransmitir la información. Propiedades El control suele ser distribuido Las estaciones han de reconocer su dirección para recibir un mensaje o Han de poseer inteligencia o La inteligencia puede estar en el interfaz Las estaciones se conectan al bus mediante unidades de interfaz o derivadores o La estación está aislada de la red. No afectan las averías o Las estaciones más cercanas reciben la señal más fuerte. El cable ha de presentar una impedancia específica en sus extremos (terminadores) Análisis Costo Modularidad Costo reducido En general son las más sencillas de instalar Flexibilidad Muy fácil variar el número de estaciones Fiabilidad Adaptación Inmunes al fallo de estaciones (aisladas mediante el adaptador)

21 El fallo de bus inhabilita el funcionamiento de la red Fallos difíciles de detectar pero fáciles de reparar Retardo Caudal Respuesta excelente con poco tráfico Se usan en redes pequeñas y con poco tráfico Ventajas/Inconvenientes Ventajas Es la primera tecnología comercial El medio de transmisión es pasivo Se puede utilizar toda la capacidad de transmisión Es fácil de instalar Es fácil de modificar la configuración Es fácil de ampliar Inconvenientes Es fácil de intervenir sin perturbar el funcionamiento Las estaciones no inteligentes requieren unidades de interfaz muy sofisticadas Una interrupción en el bus inhabilita toda la red

22 Transmisión de Tramas (Figura 1.9) Figura 1.9 Esquema de Transmisión en Bus Con la topología en bus la trama recorre linealmente pasando por todas las estaciones hasta llegar al nodo al que va dirigida, el cual acoge la información.

23 Topología en Estrella (Fast Ethernet) En redes LAN con topología en estrella cada estación esta directamente conectada a un modo central, generalmente a través de dos enlaces punto a punto, uno para transmisión y otro para recepción. En general existen dos alternativas para el funcionamiento del nodo central Figura 1.9. Una es el funcionamiento en modo de difusión, en el que la transmisión de la trama por parte de una estación se transmite sobre todos los enlaces de salida del nodo central. En este caso aunque la disposición física es una estrella, lógicamente funciona como un bus; una transmisión desde cualquier estación es recibida por el resto de las estaciones y solo puede transmitir una estación en un instante de tiempo dado. Otra aproximación es el funcionamiento del nodo central como dispositivo de conmutación de tramas. Una trama entrante se almacena en el nodo y se retransmite sobre un enlace de salida hacia la estación de destino. Todas las estaciones están unidas a un nodo central que realiza funciones de conmutación

24 Figura 1.10 Topología en Estrella Está establecida como la mejor topología dentro de las redes. Propiedades El nodo central puede funcionar de dos formas Modo Difusión Modo de conmutación de tramas

25 1. Modo de difusión (Hub o concentrador): la transmisión de una trama por parte de una estación se retransmite sobre todos los enlaces de salida del nodo central (Figura 1.11) Figura 1.11 Modo de Difusión 2. Modo de conmutación de tramas (Switch o enrutador): una trama entrante se almacena en el nodo y se retransmite sobre un enlace de salida hacia la estación (Figura 1.12). Figura 1.12 Modo de Conmutación de Tramas Se permiten varios niveles jerárquicos (en cascada Figura 1.13)

26 Figura 1.13 Esquema de diferentes Niveles de Jerarquía Análisis Costo Modularidad Elevado Costo del nodo central, de longitud de líneas y de instalación Flexibilidad Buena flexibilidad pero restringida. El nodo central puede aceptar un número máximo de estaciones conectadas Fiabilidad Adaptación Buena frente a averías en las estaciones (aisladas por el nodo central) Si falla el nodo central, falla toda la red Retardo Caudal Depende de la potencia del nodo central Buena respuesta para carga moderada Ventajas / Inconvenientes

27 Ventajas Ideal cuando se ha de conectar varias estaciones a una Se pueden conectar terminales no inteligentes Las estaciones pueden tener velocidades de transmisión diferentes Es fácil detectar averías La transmisión está controlada por el nodo central Inconvenientes Elevado Costo del nodo central y de instalación (cables) Velocidad de transmisión marcada por el nodo central No hay solución si falla el nodo central Topologías Híbridas Son las más frecuentes y se derivan de las tres anteriores, conocidas como topologías puras. Las más frecuentes son la topología en árbol y la topología estrella-anillo. La topología en árbol es una variante de la topología en bus. Esta topología comienza en un punto denominado cabezal o raíz (headend). Uno o más cables pueden salir de este punto y cada uno de ellos puede tener ramificaciones en cualquier otro punto. Una ramificación puede volver a ramificarse (Figura 1.13). En una topología en árbol no se deben formar ciclos. Una red como ésta representa una red completamente distribuida en la que computadoras alimentan de información a otras computadoras, que a su vez alimentan a otras. Las computadoras que se utilizan como dispositivos remotos pueden tener recursos de procesamientos independientes y recurren a los recursos en niveles superiores o inferiores conforme se requiera.

28 Figura 1.13 Topología en árbol Dependiendo de la organización se puede establecer el mejor esquema en base al diseño de una topología hibrida La topología en estrella-anillo combina las tecnologías de las topologías en estrella y anillo. El cable que une cada estación con la siguiente, pasa a través de un nodo central que se encarga de desconectarla de la red si sufre una avería. Ventajas / Inconvenientes Son las más frecuentes y se derivan de las tres anteriores, conocidas como topologías puras. Una de las más frecuentes es la topología en árbol. Ventajas Tiene una gran facilidad de expansión, siendo la colocación de nuevos nodos o ramas sencilla.

29 La detección de problemas es relativamente sencilla, ya que se pueden desconectar estaciones o ramas completas hasta localizar la avería. Inconvenientes Hay una dependencia de la línea principal, y los fallos en una rama provocan la caída de todos nodos que cuelgan de la rama o subramas. Existen problemas de atenuación de la señal por las distancias, y pueden necesitarse repetidores Propagación de Ondas de Radio Las ondas de radio frecuencia a menudo se refieren como portadoras de radio, debido a que su única función consiste en entregar la energía que conllevan al receptor remoto. Los datos que se desean transmitir se superponen sobre la portadora de forma tal que en el lado receptor puedan ser precisamente recuperados, este proceso es conocido como "modulación de la portadora", por la información que se desea transmitir. Una vez que la portadora ha sido modulada, la señal de radio ocupa más de una frecuencia, ya que la frecuencia de la información moduladora se añade a la portadora. Pueden existir varias portadoras en el mismo espacio de forma simultánea, sin interferirse mutuamente, siempre y cuando se transmitan en diferente frecuencia. Para extraer los datos, el receptor de radio se sintoniza para seleccionar una frecuencia de radio y rechazar señales en otras frecuencias. Utilizan un punto de acceso como mínimo, el punto de acceso recibe, almacena y transmite los datos entre la red inalámbrica y la red cableada. Uno de estos dispositivos puede soportar un grupo pequeño de usuarios (hasta 30 por punto de acceso) dentro de un rango promedio de 30 a 100 metros.

30 La distancia sobre la cual los dispositivos de radio frecuencia se pueden comunicar depende del diseño de los productos, las interacciones con los objetos típicos de construcción, y aún las personas pueden afectar la forma de propagación de las ondas. El punto de acceso o la antena asociada al punto de acceso usualmente se monta en un punto alto, sin embargo, puede colocarse en cualquier lugar práctico, siempre y cuando se obtenga la cobertura deseada Control de Acceso al Medio Todas las LAN constan de un conjunto de dispositivos que deben compartir la capacidad de transmisión de la red, de manera que se requiere algún método de control de acceso al medio con objeto de hacer un uso eficiente de esta capacidad. Esta es la función del protocolo de control de acceso al medio (MAC) o denominada Función del protocolo MAC Los parámetros clave en cualquier técnica de control de acceso al medio son donde y como Donde o Lugar de Acceso al Medio Donde se refiere a si el control se realiza en que forma alcanzando ser de dos tipos de control: Centralizado Distribuido Centralizado En un esquema centralizado se diseña un controlador con la autoridad para conceder el acceso a la red.

31 Ventajas / Inconvenientes Ventajas Mayor control de los accesos Permite establecer prioridades, capacidad mínima, etc. Lógica de acceso relativamente sencilla Evita problemas de coordinación distribuidos Inconvenientes Poca tolerancia a fallos si cae el nodo central El nodo central se puede convertir en un cuello de botella Dos formas de asignar de canales Estática Se dedica una capacidad dada a la conexión Válido en conmutación de circuitos, TDM y FDM No óptimo en LAN y MAN porque las necesidades de comunicación son impredecibles Dinámica Reserva dinámica de capacidad en respuesta a solicitudes inmediatas Distribuida En una red descentralizada, las estaciones realizan conjuntamente la función de control de acceso al medio para determinar dinámicamente el orden en que transmitirán.

32 Como se da el Acceso al Medio El segundo parámetro Como viene impuesto por la topología y es un compromiso entre factores tales como el costo, prestaciones y complejidad. En general se pueden clasificar a las técnicas de control de acceso como síncronas o asíncronas. Con las técnicas síncronas se dedica una capacidad dada a la conexión, estas técnicas no son óptimas para redes LAN dado que las necesidades de las estaciones son imprescindibles. Es preferible por lo tanto tener la posibilidad de reservar capacidad de forma asíncrona (dinámica) más o menos en respuesta a solicitudes inmediatas. La aproximación asíncrona se puede subdividir en tres categorías: rotación circular, reserva y competición Contienda Con las técnicas de contención no se realiza un control para determinar de quien es el turno, si no que todas compiten por acceder al medio, esta es una técnica apropiada para el tráfico a ráfagas, Son técnicas de naturaleza distribuida Técnica válida para tráfico a ráfagas Tienden a deteriorar las prestaciones en condiciones de alta carga Rotación Circular

33 Con la rotación circular a cada estación se le da la oportunidad de transmitir, ante lo que la estación puede declinar la proposición o puede transmitir sujeta a un límite. En cualquier caso cuando termina debe ceder el turno de transmisión a la siguiente estación. El control puede ser centralizado o distribuido Un método centralizado es el sondeo (polling) Es un método adecuado cuando varias estaciones tienen que transmitir datos durante largos períodos de tiempo Reserva El tiempo se divide en ranuras, como en TDM. Cuando una estación quiere transmitir, reserva ranuras de tiempo para un largo período, este tipo de técnica es muy lícita para tráfico continuo. Reserva de ranuras Buena para tráfico continuo 1.4. Aplicaciones Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.; para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen Entornos de Aplicación de las LAN Entre las tantas áreas que han tenido un gran auge podemos destacar las siguientes: Lan de PC s.

34 Algunos gerentes administradores adquieren frecuentemente PCs (Figura 1.14) para aplicaciones como hojas de cálculo, herramientas de gestión de proyectos y acceso a Internet debido al bajo costo del sistema. Este conjunto de PCs no cubren todas las necesidades de un organismo debido a que los programas son demasiado grandes para un PC requiriendo de un proceso centralizado y a su vez debería ser accesible para distintos usuarios. Los miembros del equipo de un proyecto necesitan compartir trabajo e información siendo digitalmente la mejor manera de hacerlo. Recursos caros como una impresora láser puede compartirse en una LAN, esta puede ser a nivel de edificio. Un servidor de comunicaciones puede dar acceso controlado a estos recursos. El mejor ejemplo en que se utiliza un PC es la implementación de aplicaciones cliente / servidor. El Costo de conexión a la red será menor que de el dispositivo conectado. Esto sugiere que la velocidad de la red puede estar limitada ya que el Costo es superior cuanto mayor sea la velocidad. Redes de Respaldo y Almacenamiento. Las redes de respaldo (<< backend >>) conectan grandes sistemas como computadoras centrales, supercomputadores y dispositivos de almacenamiento masivo en un espacio reducido con una transferencia elevada de datos en un número limitado de dispositivos.

35 Características: Alta velocidad. Interfaz de alta velocidad. Acceso distribuido. Distancia limitada. Número limitado de dispositivos. Estas redes están en grandes compañías con alto presupuesto por su alto costo. Se puede observar que algunos de los requisitos principales para redes de salas de computadores son los contrarios a los de las LAN de PCs. Se requieren altas velocidades para poder trabajar adecuadamente, lo que implica generalmente la transferencia de bloques de datos de gran tamaño. Aunque el costo de los equipos para conseguir altas velocidades es alto, este es razonable debido al costo mucho mayor de los dispositivos conectados. Redes Ofimáticas de alta velocidad. Generalmente este entorno incluye gran variedad de dispositivos con requisitos de transferencia de datos de baja-media velocidad. Sin embargo están apareciendo nuevas aplicaciones en el entorno ofimático para las que resultan inadecuadas las limitadas velocidades (hasta 10 Mbps) de las LAN tradicionales. Así el fax, programas gráficos en PCs y estaciones de trabajo. Figura 1.16 Implementos Ofimáticos

36 Incluso haciendo uso de técnicas de compresión, esto generará una carga tremenda. Además la tecnología y el precio de los discos han evolucionado de formas que son comunes las capacidades de almacenamiento que superan 1Gbyte. Estas nuevas demandas necesitan redes LAN de alta velocidad que puedan soportar el amplio número y mayor extensión geográfica de los sistemas ofimáticos en comparación con los sistemas existentes en las salas de computadores. Las Troncales. El uso creciente de aplicaciones de procesamiento distribuido y de PCs a provocado la necesidad de una estrategia LAN flexible. El soporte de comunicaciones de datos entre oficinas precisa de un servicio de red capaz de cubrir las distancias (que pueden ser grandes) en grandes edificios o varios de ellos. Aunque es posible desarrollar una sola LAN no es una alternativa aceptable en la mayoría de los casos. Existen varios inconvenientes en una estrategia de una sola LAN: Fiabilidad: un servicio de interrupción, incluso de corta duración, en un LAN simple podría provocar un trastorno importante para los usuarios. Capacidad: una sola LAN se podría saturar cuando crezca a lo largo del tiempo el número de los dispositivos conectados a una red. Costo: una tecnología de LAN simple no resulta óptima para los diversos requisitos de interconexión y conmutación. La existencia de un gran número de PCs de bajo costo hace que el soporte de red para estos dispositivos sea también bajo. Las redes LAN que admiten conexiones de muy bajo costo no son adecuadas para satisfacer los requisitos globales. Una alternativa mas atractiva consiste en el empleo de LAN de menor Costo y capacidad en edificios o departamentos y llevar a cavo la interconexión de estas

37 redes mediante una LAN de mayor capacidad. Esta última red se denomina LAN troncal o vertebral Servicios Tolerados Un servicio informático puede ser establecido a través de un servidor, que es un ordenador que comparte sus periféricos con otros ordenadores. Existen dos tipos de servidores: Dedicados. no disponen de monitor, ni de teclado, para lo único que sirven es para dar servicio a las solicitudes de otros ordenadores de la red (Figura 1.17). Figura 1.17 Figura 1.18 No dedicados. son ordenadores normales que tienen conectado un disco duro o una impresora y que, al igual que los dedicados, dan servicio a la red, con la diferencia que se pueden utilizar como un ordenador normal mientras actúa de servidor (Figura 1.18). Servidor de ficheros El servidor de ficheros (file server) se encarga de que en un momento dado solo hay un usuario utilizando un fichero determinado. Los usuarios pueden trabajar como si tuvieran un disco de gran capacidad conectado a su ordenador (Figura 1.19).

38 Figura 1.19 Servidor de Ficheros Cualquiera puede tener acceso a los ficheros, a no ser que se establezcan claves de acceso. Servidor de Impresión El servidor de impresión permite compartir impresoras en todo instante a los usuarios de la red utilizando un sistema de cola, para la impresión de los documentos de los mismos (Figura 1.20). Figura 1.20 Servidor de Impresión

39 CAPITULO II 2. REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) 2.1. Tecnologías LAN Una red LAN consiste en un medio de transmisión compartido y un conjunto de software y hardware para servir de interfaz entre dispositivos y el medio y regular el orden de acceso al mismo, lo que se desea lograr con estas redes es velocidades de transmisión de datos altas en distancias relativamente cortas.

40 Al implementar una red LAN, varios conceptos claves se presentan por si mismos. Uno es la elección del medio de transmisión, los cuales pueden ser par trenzado, coaxial, fibra óptica o medios inalámbricos. Otro problema de diseño es como realizar el control de acceso, con un medio compartido resulta necesario algún mecanismo para regular el acceso al medio de forma eficiente y rápida. Los dos esquemas mas comunes son CSMA/CD tipo Ethernet y anillo con paso de testigo. El control de acceso al medio a su vez esta relacionado con la topología que adopte la red, siendo las más usadas el anillo, la estrella y el bus. De esta manera podemos decir que los aspectos tecnológicos principales que determinan la naturaleza de una red LAN son: Topología Medio de transmisión Técnica de control de acceso al medio

41 Figura 1.2 Importancia de una LAN La tecnología IEEE IEEE es el nombre de un comité de estandarización del IEEE y por extensión se denominan así los estándares por él producidos. La primera versión fue un intento de estandarizar ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente. Posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial). Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad 2.2. Perspectiva y viabilidad del servicio LAN La perspectiva creada dentro de la Unidad Luisa de Jesús Cordero es establecer un nuevo enfoque basado en la utilización de nuevas tecnologías que comprometan a un progreso del establecimiento, no solo en la parte administrativa sino también en la parte académica para los nuevos retos que presenta la sociedad actual, además del uso adecuado de dichas tecnologías n pro del bienestar de la institución(figura 2.1)..

42 . Figura 2.2 Beneficiarios de LAN en la Institución Lo que se espera adicionalmente es poder comunicar los recursos de la institución de una manera eficaz, dentro de los departamentos administrativos poder compartir información sin la necesidad de movilizarse entre los mismos poder intercambiar datos mientras continúan desempeñando sus funciones normalmente en los mismos. Permitir obtener datos o información de una manera oportuna y eficiente mediante la comunicación de los departamentos. También se pretende comprender como el hecho de poder compartir recursos ayuda a minimizar gastos en equipos, como adecuar de una mejor manera los centros de cómputo y con ello utilizar nuevos métodos o técnicas de enseñanza para las estudiantes. Entender como la compartición de información, puede genera un gran soporte administrativo.

43 Lógicamente con el diseño y el análisis de una red LAN se espera poder identificar que los costos representados por la misma serán suplantados y superados por los beneficios a percibir. En cuanto a la viabilidad de poder implementar el esquema de la red LAN con todos los servicios esperados, hay que destacar que lo mas importante como en todo proyecto es tener en cuanta el monto total del gasto de dicho proyecto a realizar. La unidad Educativa Luisa de Jesús Cordero al ser una institución fisco misional cuenta con un presupuesto del estado para invertir en mejoramientos dentro del establecimiento, secundariamente en el peor de los casos en que el presupuesto bordeara el valor con el qué cuenta con la institución, se podría intentar contar con el apoyo por parte de los padres de familia de las estudiantes para poder equiparar el presupuesto original y poder llevarlo acabo, con una contribución en pro de ayuda al bienestar de la institución siempre y cuando no sea un costo muy elevado Arquitectura y estructura de la red El problema de conectar entre sí dos ordenadores con características diferentes y no determinadas a priori es difícil de resolver. Se hace necesario prever las funciones que el sistema de comunicaciones debe realizar para cada uno de los dos comunicantes y poner en marcha mecanismos que implementen tales funciones. Un esquema de solución de esta situación es lo que se llama arquitectura de comunicaciones. Una arquitectura de comunicaciones consiste en la especificación de qué elementos son necesarios para completar un sistema, y en el establecimiento de una jerarquía entre ellos. Cuando se intenta la comunicación entre dos ordenadores, hace falta completar un circuito de datos con elementos físicos necesarios. Éstos se encargan del

44 establecimiento del enlace entre dos puntos, de la conversión de la información a un formato aceptado por el soporte, del control de la transmisión y de otras tareas aquí es donde establecemos la estructura de nuestra red. Pero, además, es necesario que los elementos compartan un cierto lenguaje para poder comunicarse entre ellos. Así, por ejemplo, el ordenador receptor enviará una señal, previamente establecida, para indicar que la transmisión ha llegado en perfecto estado. El conjunto de normas que rigen la comunicación entre los elementos del sistema se conoce como protocolo de comunicaciones. Para la aplicación de un protocolo sobre un sistema concreto se utiliza un conjunto de programas de comunicaciones. La estructuración del complejo Software de comunicaciones es un proceso decisivo para su puesta en práctica con eficiencia. Se llama arquitectura de comunicaciones a la descripción de los elementos o módulos que toman parte en la transmisión de los datos, y de las relaciones entre ellos. Las arquitecturas utilizadas actualmente adoptan la forma de torres de niveles superpuestos. Pueden distinguirse dos tipos de arquitecturas de comunicaciones: Arquitecturas no Estructuradas Corresponden a redes diseñadas durante los años sesenta. Un grupo de expertos desarrolla un sistema de telecomunicación entre ordenadores. Los expertos necesitan conocer tanto el Hardware como el Software y la línea. Estos sistemas están optimizados para el uso que se les va a dar en ese momento y para arquitecturas de Hardware y sistemas operativos particulares. El problema de estas arquitecturas es que cualquier modificación en algún dispositivo afecta a gran parte del sistema de comunicación, pues este depende de particularidades de los elementos del conjunto.

45 Este método de trabajo corresponde a arquitecturas propietarias, es decir, a sistemas informáticos donde todos los componentes están construidos por un solo fabricante. Arquitecturas Estructuradas Se aplica el método de trabajo de divide y vencerás, con separación de funciones. Se asigna a módulos diferentes la realización de funciones diferentes. Estos módulos son independientes entre sí, y un cambio en parte del sistema sólo afecta al módulo encargado de él. Las personas que trabajan en el diseño de una arquitectura de estas características sólo necesitan ser expertas en algún campo. Como contrapartida, se introduce redundancia en los datos y se pierden las posibilidades de optimización (Figura 2.3). Figura 2.3 Arquitectura estructurada de Comunicaciones

46 2.4. Requerimientos de la Red La Unidad Educativa Luisa de Jesús Cordero que ha decidido realizar un análisis y diseño de su red de datos para ser implementada a priori, cuenta con una infraestructura dividida en 3 bloques cada uno de 2 pisos, una que es representada por los centros de computo de la institución, otra constituida por parte de los departamentos de las autoridades de la unidad educativa y para finalizar otra correspondiente a la comunidad de Hermanas Dominicanas presentes en dicha institución. La distribución corporativa de la institución esta conformada por 4 departamentos: Departamento de Dirección. conformado por: o Rectorado Colegio o Rectorado Escuela o Vicerrectorado o DOBE Departamento de Administración o Secretaria o Colecturía Departamento de Formación Estudiantil o Centro de Computo Colegio o Centro de Computo Escuela Departamento de la Comunidad

47 o Comunidad de Hermanas Dominicanas La institución desea poder contar con un servidor de base de datos principal con datos de las estudiantes y de la institución que sean relevantes, estos recibirán consultas desde todos los departamentos de la institución lógicamente con sus respectivos permisos sobre la información presente en la misma. Debido a que este servidor poseerá datos compartidos que serán utilizados por toda la institución, se plantea la ubicación del mismo en el nodo central de la red o backbone Tráfico en la Red. Departamento de Dirección. Está ubicado en el segundo piso, del primer bloque, posee un PC dentro de sus respectivos departamentos, con un total de cuatro PC s por dicho bloque, cada uno ubicado en una sección diferente los mismos que cuentan con impresoras independientes, que tendrán poco tráfico de red, consultas esporádicas al servidor central a implantar. Como se ve este departamento posee muy poco tráfico, aunque se desea posteriormente implementar accesos a Internet para los mismos en una visión a futuro. Departamento de Administración Al igual que el departamento de Dirección se encuentra ubicado en el segundo piso del primer bloque, posee dos PC s, de la misma manera en una sala diferente. En la sala de secretaria existe una impresora Láser la cual será la que se pondrá a disposición del resto de departamentos por su bajo coste en cuanto al valor de

48 impresión; consecutivamente será el departamento que mas vinculación tendrá con el servidor de base de datos por cuanto registra todas las acciones de las alumnas en la parte académica, dicho departamento tampoco generará mucho tráfico en la red lógicamente sus consultas serán las que mas frecuentemente se realicen. Departamento de Formación Estudiantil Está ubicado en el segundo piso, del segundo bloque, está dividido en dos salas diferentes la primera contiene un número de 14 PC s y una impresora matricial, la segunda consta con un número de 18 PC s conjuntamente con una impresora matricial, siendo un total de 32 PC s y 2 impresoras por dicho bloque. Por precauciones técnicas dicho laboratorio no dispondrá de acceso al servidor de base de datos. El tráfico con mayor grado se dará dentro de las correspondientes salas de cómputo de dicho bloque. Departamento de la Comunidad. Está ubicado en el segundo piso, del tercer bloque y el mas lejano, posee instalado un número de 2 PC s dentro de su respectiva sala de la comunidad, cuentan con 1 impresora a tinta independiente, este departamento no dispondrá de acceso al servidor mas bien solo utilizará la red para establecer comunicación e intercambio de información con el departamento de Dirección de la Unidad Educativa Conectividad en la red Adicionalmente es muy necesario dar a conocer, como se irían a establecer ciertas normas, tomando en cuenta como referencia las que se tienen dentro de la

49 institución con respecto a la seguridad, específicamente con respecto al manejo de información confidencial para cada departamento, por lo cual daremos paso a ajustar como es que se establecerán las pautas de seguridad particularmente en cada departamento: Dirección, Administración, Comunidad y de Formación Estudiantil. También podemos establecer políticas de seguridad para posterior cuando se desee implementar los accesos a la red pública (Internet). De acuerdo a estos requerimientos obtenidos dentro de la institución es necesario que tanto el departamento de Dirección (Rectorado, Vicerrectorado Colegio, Rectorado Escuela, DOBE) como el de la Comunidad y el departamento de Administración (Secretaria y Colecturía) posean sus propias redes departamentales que no sea compartida por los demás departamentos dentro de la institución, para poder manejar información de carácter estrictamente útil solo para dichos departamentos para lo cual podemos utilizar VLAN dentro de la misma red para ocultar dicha información como un mecanismo de seguridad. De una manera muy similar se establecería que para el departamento de Formación Estudiantil (Centro de Computo Colegio, Centro de Computo Escuela) se implemente su red departamental para el manejo exclusivo de su información, de la misma manera como mecanismo de seguridad se podría establecer una VLAN para dicho departamento. Como una acotación a posterior se podría establecer necesario la adquisición de un router que brinde conexión con el exterior, el mismo que conseguiría otorgarnos un servicio de Firewall para proporcionarle seguridad a toda la red, particularmente en

50 lo que se refiere al acceso de Internet, que representa la amenaza mas importante a la seguridad de cualquier institución. Adicionalmente en el servidor se establecerán permisos y privilegios dependiendo del tipo de información al que deben tener acceso como usuarios del mismo (Figura 2.4) Figura 2.4 Dispositivos de Seguridad para la LAN Conexión Una red de área local (LAN) se instala para un grupo de máquinas próximas trabajen de modo distribuido y compartiendo ciertos recursos. Su máxima extensión vendrá dada por requisitos del hardware o cableado, o por el máximo número de usuarios soportado por el sistema operativo de la red. Existen varias causas para que esta instalación se quede pequeña. Las empresas pueden tener varias sedes, cada una con su red de área local. Dos empresas situadas en diferente ciudad pueden colaborar en un proyecto.

51 En todos estos supuestos se hace necesario conectar dos redes locales entre sí. Esta necesidad de interconexión se incrementa a medida que la actividad de las organizaciones deja de estar limitada por fronteras físicas. Son cada vez más frecuentes las cooperaciones entre diferentes ciudades o naciones. La conexión de ordenadores debe permitir esta globalización de las actividades Especificaciones Técnicas. Distribución del Cableado Horizontal: El sistema del cableado estructurado debe permitir la distribución del servicio de datos desde el cuarto de cableado mas cercano hasta los puestos de trabajo de los usuarios. Para el soporte físico del cableado a ser distribuido horizontalmente en cada piso se debe utilizar una tubería principal que recorrerá cada una de las plantas a lo largo de éstas y se harán derivaciones para llevar los cables hasta cada uno de los tabiques y mobiliarios, empleando canaletas plásticas con sus accesorios para las áreas visibles y para el interior de las oficinas, terminando cada canaleta en una caja con su respectivo wallplate. Los conectores de los wallplates deben ser categoría 5e o superior. Para el soporte y organización de los elementos principales de terminación del cableado y equipos de comunicación para el servicio de datos (equipos activos de red LAN, patch panels UTP y sus accesorios) se considerará la incorporación de un rack abierto o cerrado, dependiendo de las condiciones y seguridad existentes en el cuarto de cableado dispuesto para tal fin.

52 En el cuarto de cableado se debe instalar patch panels de puertos categoría 5e o superior con sistema de conexión posterior tipo IDC 110 y sistema de conexión frontal tipo RJ-45. También se deben utilizar organizadores para el manejo correcto de los patch cords de entrada a los puertos UTP de los equipos activos. Igualmente, estos patch cord deben ser categoría 5e o superior. Generalidades sobre la red horizontal de datos 1. La red de cableado estructurado deberá hacerse atendiendo a las especificaciones y normas contenidas en el estándar EIA/TIA 568-A-5 para cableado UTP Categoría 5E o superior. 2. Desde cada cuarto de cableado principal partirá en forma de estrella el tendido de cableado horizontal a cada uno de los puntos de datos de los usuarios de la Red empleando cable UTP categoría 5e o superior. 3. El patch panel, los conectores usados en los wallplates así como los patch cords deberán ser Categoría 5e o superior. 4. La manipulación de los Cables UTP, se realizará con extremo cuidado y siguiendo todas las recomendaciones emanadas del fabricante. 5. Se definirá un sistema de identificación con codificación visual (símbolos y colores) y/o escrita (etiquetas), desde el tablero de distribución (patch panels) en los cuartos de cableado hasta el punto final a nivel del usuario, esto con la finalidad de facilitar el reconocimiento, las labores de mantenimiento y la identificación en el wallplate del punto de voz y el de datos.

53 6. Para el sistema de canalizaciones horizontales y verticales, se dispondrá una tubería principal que recorrerá cada una de las plantas a lo largo de éstas y se harán derivaciones para llevar los cables hasta cada uno de los tabiques y mobiliarios, empleando canaletas plásticas con sus accesorios para las áreas visibles y para el interior de las oficinas. La altura de los wallplates desde el piso debe ser de cm. 7. El recorrido de las canaletas debe hacerse lo mas oculto posible preservando principalmente el patrimonio cultural de la Universidad. Esto es murales, paredes con lozas decorativas, etc. Se recomienda trabajar con la asesoría del COPRED. 8. Todas las tuberías serán instaladas de acuerdo con las necesidades que establecen los volúmenes de cable a ser dispuestos a través de la canalización respectiva y de acuerdo a los enrutamientos acordados. Se dispondrán tuberías de 2, 1 y 3/4 pulgadas respectivamente, dependiendo de la cantidad de cables a pasar por estas, según la norma ANSI/EIA/TIA-569. Se considerará las holguras respectivas para un 15% de crecimiento futuro en expansiones del sistema de voz y/o datos. Además se hará especial énfasis en ocultar al máximo las canalizaciones a instalar, en no deteriorar los ambientes en las oficinas y en preservar los espacios considerados como patrimonio mundial. Conocer estos datos resulta importante para evitar el mal manejo del cable, para evitar roces excesivos al momento de la instalación. Todas las tuberías cumplirán con las condiciones de separación de 20 cm de cualquier línea AC, 12 cm de balastros de lámparas fluorescentes y 1 metro de cualquier línea AC de mas de 5 KVA y 1.2 metros de cualquier motor ó transformador, aire acondicionado, ventiladores, calentadores.

54 La siguiente tabla 2.1 debe ser usada para la separación de canalizaciones de telecomunicaciones y líneas de energía eléctrica del cableado: CONDICIÓN Líneas de energía o equipos eléctricos próximos a cableado de Telecom., metálicos abiertos o canalizaciones no metálicas Líneas de energía o equipos eléctricos próximos a canalizaciones metálicas aterradas Líneas de energía dentro de conductos metálicos aterrados (o el blindaje equivalente) próximo a la trayectoria de un conducto metálico aterrado para telecomunicaciones. Distancia mínima de separación del cableado de telecomunicaciones y líneas de energía eléctrica (480 VRMS) Menor 2KVA 2-5 KVA Mayor 5 KVA 130 mm o 130 mm o 610 mm o 5 pulgadas 12 pulgadas 24 pulgadas 65 mm o 150 mm o 310 mm o 5,2 pulgadas 6 pulgadas 12 pulgadas = 75 mm o 150 mm o 3 pulgadas 6 pulgadas Tabla 2.1 Consideraciones para canalizaciones de Telecomunicaciones La fijación de las tuberías será realizada con perfiles, barras roscadas y abrazaderas tipo morochas con ramplugs, así como también se dispondrán suficientes cajas de paso y distribución para facilitar la correcta manipulación del cable. Todos los extremos de los tubos serán limados y escariados, para evitar daños a los cables y las uniones se harán con anillos de empalme ó conectores con rosca y tuercas especiales para tal fin. Distribución del Cableado Vertical (Backbone):