UNIVERSIDAD DE ORIENTE GUÍA TEÓRICA NO #1

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE ORIENTE GUÍA TEÓRICA NO #1 Objetivo: Al final de la clase, el (la) estudiante será capaz de: Conocer las características y funciones principales de las Redes de Computadoras. Identificar los diferentes tipos de Redes existentes. Conocer los diferentes tipos de topologías empleadas, así como el funcionamiento de cada una de ellas. INTRODUCCIÓN A REDES Las redes interconectan computadoras con distintos sistemas operativos, ya sea dentro de una empresa u organización (LANs) o por todo el mundo (WANs, Internet). Anteriormente se utilizaban básicamente para compartir los recursos de las computadoras conectadas. Hoy, las redes son medios de comunicación internacional a través de los cuales se intercambian grandes volúmenes de datos. Las razones más usuales para decidir la instalación de una red son: Compartición de programas, archivos e impresora. Posibilidad de utilizar software de red. Creación de grupos de trabajo. Gestión centralizada. Seguridad. Acceso a otros sistemas operativos. Compartir recursos. TIPOS DE REDES Se clasifican según su Extensión y Topología. Según su Extensión tenemos redes LAN, MAN y WAN.

2 LAN (REDES DE ÁREA LOCAL): Son redes de propiedad privada dentro de un solo edificio de hasta unos cuantos kilómetros de extensión.lan es un sistema de comunicación entre computadoras, con la característica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequeña. Se usan ampliamente para conectar computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas de compañías y fábricas con objeto de compartir los recursos (impresoras, etc.) e intercambiar información. Las LAN se distinguen de otro tipo de redes por las siguientes tres características: tamaño, tecnología de transmisión y topología. Las LAN están restringidas en tamaño, las computadoras se distribuyen dentro de la LAN para obtener mayor velocidad en las comunicaciones dentro de un edificio o un conjunto de edificios, lo cual significa que el tiempo de transmisión del peor caso está limitado y se conoce de antemano. Conocer este límite hace posible usar ciertos tipos de diseños que de otra manera no serían prácticos y también simplifica la administración de la red. Las LAN a menudo usan una tecnología de transmisión que consiste en un cable sencillo al cual están conectadas todas las máquinas. Las LAN tradicionales operan a velocidades de 10 a 12 GBPS, tienen bajo retardo (décimas de microsegundos) y experimentan muy pocos errores. Las LAN pueden tener diversas topologías. La topología o la forma de conexión de la red, depende de algunos aspectos como la distancia entre las computadoras y el medio de comunicación entre ellas ya que este determina la velocidad del sistema. Básicamente existen tres topologías de red: estrella (Star), canal (Bus) y anillo (Ring) WAN (REDES DE ÁREA AMPLIA): Una WAN se extiende sobre un área geográfica amplia, a veces un país o un continente; contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar programas de usuario (aplicaciones), estas máquinas se llaman Hosts. Los Hosts están conectados por una subred de comunicación. El trabajo desubred es conducir mensajes de un Host a otro. u n a La separación entre los aspectos exclusivamente de comunicación de la red (la subred) y los aspectos de aplicación (Hosts), simplifica enormemente el diseño total de la red.

3 En muchas redes de área amplia, la subred tiene dos componentes distintos: las líneas de transmisión y los elementos de conmutación. Las líneas de transmisión (también llamadas circuitos o canales) mueven los bits de una máquina a otra. Los elementos de conmutación son computadoras especializadas que conectan dos o más líneas de transmisión. Cuando los datos llegan por una línea de entrada, el elemento de conmutación debe escoger una línea de salida para enviarlos. La velocidad normal lleva un rango de los 56 KBPS a los 155 MBPS. Los retardos para una WAN pueden variar de unos cuantos milisegundos a unas decenas de segundos. MAN (REDES DE ÁREA METROPOLITANA): Una MAN es básicamente una versión más grande de una LAN y normalmente se basa en una tecnología similar. Podría abarcar una serie de oficinas cercanas o en una ciudad, puede ser pública o privada. Una MAN puede manejar datos y voz, e incluso podría estar relacionada con una red de televisión por cable local. Una MAN sólo tiene uno o dos cables y no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. Como no tiene que conmutar, el diseño se simplifica. La principal razón para distinguir las MAN como una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para ellas, y este se llama DQDB (bus dual de cola distribuida). El DQDB consiste en dos buses (cables) unidireccionales, a los cuales están conectadas todas las computadoras. Cada bus tiene una cabeza terminal (head-end), un dispositivo que inicia la actividad de transmisión. El tráfico destinado a una computadora situada a la derecha del emisor usa el bus superior, el tráfico hacia la izquierda usa el bus inferior.

4 Un aspecto clave de las MAN es que hay un medio de difusión al cuál se conectan todas las computadoras. Esto simplifica mucho el diseño comparado con otros tipos de redes. ESTÁNDAR ETHERNET Ethernet es una tecnología desarrollada para las redes LAN que permite transmitir información entre computadoras a velocidades de 10 y 100 millones de bits por segundo. Ethernet es un estándar, por lo tanto se trata de un sistema independiente de las empresas fabricantes de hardware de red. Si bien Ethernet es el sistema más popular, existen otras tecnologías como Token Ring, 100 VG. Se usa en redes que no superan las 30 máquinas, de exceder este número conviene usar Token Ring. Un sistema Ethernet consiste de tres elementos básicos: Un medio físico utilizado para transportar señales entre dos computadoras (adaptadores de red y cableado). Un juego de reglas o normas de acceso al medio (al cable, por ejemplo) que le permita a las computadoras poder arbitrar o regular el acceso al sistema Ethernet (recordar que el medio está compartido por todas las computadoras integrantes de la red). Un estándar o patrón llamado trama o frame que consiste en un juego determinado de bits, usados para transportar datos a través del sistema. Cada computadora equipada con Ethernet opera en forma independiente de las otras estaciones de la red, es decir que no hay una controladora central. Todas las estaciones conectadas vía Ethernet se conectan a un sistema compartido de señales, llamado medio. Las señales Ethernet se transmiten en serie, un bit por vez, a través del canal Ethernet (llamado de señal compartida) a cada una de las estaciones integrantes de la red Ethernet. El preámbulo de un paquete Ethernet se genera mediante el hardware (la placa de red).

5 El software es responsable de establecer la dirección de origen y de destino y de los datos. La información sobre la secuencia de los paquetes en general es tarea del hardware. Un paquete Ethernet está compuesto esencialmente por las siguientes partes: El preámbulo: es una serie de unos y ceros, que serán utilizados por la computadora destino (receptor) para conseguir la sincronización de la transmisión. Separador de la trama: son dos bits consecutivos utilizados para lograr alineación de los bytes de datos. Son dos bits que no pertenecen a los datos, simplemente están a modo de separador entre el preámbulo y el resto del paquete. Dirección de destino: es la dirección de la computadora a la que se le envía el paquete. La dirección de difusión o broadcast (se le envía a todos los equipos) está compuesta por uno solamente (son todos unos). Dirección de origen: es la dirección de la computadora que envía los datos. Longitud o tipo de datos: es el número de bytes de datos o el tipo de los mismos. Los códigos de tipos de datos son mayores que 1500, ya que 1500 bytes es la máxima longitud de los datos en Ethernet. Entonces, si este campo es menor que 1500 se estará refiriendo a la longitud de los datos y si es mayor, se referirá al tipo de datos. El tipo de datos tendrá un código distinto, por ejemplo para Ethernet que para Fast Ethernet. Datos: su longitud mínima es de 46 bytes y su largo máximo de 1500 bytes como dijimos en el ítem anterior. Secuencia de chequeo de la trama: se trata de un chequeo de errores (CRC) que utiliza 32 bits. Este campo se genera generalmente por el hardware (placa de red). Basándose en lo visto, sin contar preámbulo, separadores y CRC, la longitud de los paquetes Ethernet serán: El más corto: = 60 bytes.

6 El más largo: = 1514 bytes. TOPOLOGÍAS LÓGICAS Y TOPOLOGÍAS FÍSICAS. Hay varias maneras de conectar dos o más computadoras en red. Para ellos se utilizan cuatro elementos fundamentales: servidores de archivos, estaciones de trabajo, tarjetas de red y cables. A ellos se le suman los elementos propios de cada cableado, así como los manuales y el software de red, a efectos de la instalación y mantenimiento. Los cables son generalmente de dos tipos: UTP par trenzado y coaxial. La manera en que están conectadas no es arbitraria, sino que siguen estándares físicos llamados topologías.dependiendo de la topología será la distribución física de la red y dispositivos conectados a la misma, así como también las características de ciertos aspectos de la red como: velocidad de transmisión de datos y confiabilidad del conexionado. TOPOLOGÍA FÍSICAS: Es la forma que adopta un plano esquemático del cableado o estructura física de la red, también hablamos de métodos de control. TOPOLOGÍA LÓGICAS: Es la forma de cómo la red reconoce a cada conexión de estación de trabajo. Se clasifican en: TOPOLOGÍA LINEAL O BUS: Consiste en un solo cable al cual se le conectan todas las estaciones de trabajo. En este sistema un sola computadora por vez puede mandar datos los cuales son escuchados por todas las computadoras que integran el bus, pero solo el receptor designado los utiliza. Ventajas: Es la más barata. Apta para oficinas medianas y chicas. Desventajas: Si se tienen demasiadas computadoras conectadas a la vez, la eficiencia baja notablemente.

7 Es posible que dos computadoras intenten transmitir al mismo tiempo provocando lo que se denomina colisión, y por lo tanto se produce un reintento de transmisión. Un corte en cualquier punto del cable interrumpe la red TOPOLOGÍA ESTRELLA: En este esquema todas las estaciones están conectadas a un concentrador o HUB con cable por computadora. Para futuras ampliaciones pueden colocarse otros HUBs en cascada dando lugar a la estrella jerárquica. Por ejemplo en la estructura CLIENTE-SERVIDOR: el servidor está conectado al HUB activo, de este a los pasivos y finalmente a las estaciones de trabajo. Ventajas: La ausencia de colisiones en la transmisión y dialogo directo de cada estación con el servidor. La caída de una estación no anula la red. Desventajas: Baja transmisión de datos.

8 TOPOLOGÍA ANILLO (TOKEN RING): Es un desarrollo de IBM que consiste en conectar cada estación con otra dos formando un anillo. Los servidores pueden estar en cualquier lugar del anillo y la información es pasada en un único sentido de una a otra estación hasta que alcanza su destino. Cada estación que recibe el TOKEN regenera la señal y la transmite a la siguiente. Por ejemplo en esta topología, esta envía una señal por toda la red. Si la terminal quiere transmitir pide el TOKEN y hasta que lo tiene puede transmitir. Si no está la señal la pasa a la siguiente en el anillo y sigue circulando hasta que alguna pide permiso para transmitir. Ventajas: No existen colisiones, Pues cada paquete tienen una cabecera o TOKEN que identifica al destino. Desventajas: La caída de una estación interrumpe toda la red. Actualmente no hay conexiones físicas entre estaciones, sino que existen centrales de cableado o MAU que implementa la lógica de anillo sin que estén conectadas entre si evitando las caídas. Es cara, llegando a costar una placa de red lo que una estación de trabajo.

9 TOPOLOGÍA ÁRBOL: En esta topología que es una generalización del tipo bus, el árbol tiene su primer nodo en la raíz y se expande hacia fuera utilizando ramas, en donde se conectan las demás terminales. Esta topología permite que la red se expanda y al mismo tiempo asegura que nada más existe una ruta de datos entre dos terminales cualesquiera. TOPOLOGÍA MESH: Es una combinación de más de una topología, como podría ser un bus combinado con una estrella. Este tipo de topología es común en lugares en donde tenían una red bus y luego la fueron expandiendo en estrella. Son complicadas para detectar su conexión por parte del servicio técnico para su reparación. Dentro de estas topologías encontramos: 1. TOPOLOGÍA ANILLO EN ESTRELLA: se utilizan con el fin de facilitar la administración de la red. Físicamente la red es una estrella centralizada en un concentrador o HUBs, mientras que a nivel lógico la red es un anillo.

10 2. TOPOLOGÍA BUS EN ESTRELLA: el fin es igual al anterior. En este caso la red es un bus que se cable físicamente como una estrella mediante el uso de * concentradores. 3. TOPOLOGÍA ESTRELLA JERÁRQUICA: esta estructura se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales. Por medio de concentradores dispuestos en cascadas para formar una red jerárquica. CONCENTRADOR o HUB: Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes, la variedad de tipos y características de estos equipos es muy grande. Cada vez disponen de mayor numero de capacidades como aislamiento de tramos de red, capacidad de conmutación de las salidas para aumentar la capacidad de la red, gestión remonta, etc... se tiende a incorporar más funciones en el concentrador. ROUTER: (Enrutador o Encaminador) es un dispositivo hardware o software de interconexión de redes de ordenadores/computadoras que opera en la capa 3 (nivel de red) del modelo OSI. Este dispositivo interconecta segmentos de red o redes enteras. Hacen pasar paquetes de datos entre redes tomando como base la información de la capa de red. SWITCH: (en castellano "conmutador") es un dispositivo de interconexión de redes de ordenadores/computadoras que opera en la capa 2(nivel de enlace de datos) del modelo OSI (Open Systems Interconection). Este interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de una red a otra, de acuerdo con la dirección MAC de destino de los datagramas en la red.