COMUNICACIÓN DE DATOS

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1 COMUNICACIÓN DE DATOS Apunte 1: Estandarización del Networking (Estándares ieee modelo de referencia OSI) Normas IEEE 802 para LAN Los comités 802 del IEEE se concentran principalmente en la interfaz física relacionada con los niveles físicos y de enlace de datos del modelo de referencia OSI de la ISO. los productos que siguen las normas 802 incluyen tarjetas de la interfaz de red, bridges, routers y otros componentes utilizados para crear LANs de par trenzado y cable coaxial. el nivel de enlace se divide en 2 subniveles MAC y LLC. Son diferentes en la capa física en la subcapa MAC, pero son compatibles en la subcapa de enlace. Es un módulo de software incorporado a la estación de trabajo o al servidor que proporciona una interfaz entre una tarjeta de interfaz de red NIC y el software redirector que se ejecuta en el computador da una introducción al conjunto de normas y define las primitivas de interfaz, para interconexión de redes describe la parte superior de la capa de enlace que utiliza el protocolo LLC describe la norma CSMA/CD describe la norma token bus describe la norma token ring red de área metropolitana MAN grupo asesor para técnicas de banda ancha grupo asesor para técnicas de fibra óptica redes integradas para voz y datos seguridad de red redes inalámbricas LAN de acceso de prioridad bajo demanda (100VG-Any LAN). Apunte 2 Introducción al equipamiento de redes Hardware de una LAN Apunte Comunicación de datos 1 de 58

2 Las LAN necesitan una combinación de hardware básico para poder existir y funcionar. Los componentes de hardware básicos que se requieren para operar una red de área local son estaciones de trabajo, medios de networking, tarjetas NIC, y un hub o centro de cableado. Muchas LANs utilizan también un servidor de archivos. La función y el propósito de cada uno de estos componentes se verán en esta Lección MEDIOS DE TRANSMISIÓN DE UNA RED LOCAL Son los medios de networking los que conectan el servidor de archivos y las estaciones de trabajo. En las clases anteriores se vio tres tipos de medios de networking que se pueden utilizar: cable de par trenzado no blindado (utp), cable coaxial y cable de fibra óptica. Para comprender la importancia de los medios de networking, sólo necesita mirar el modelo OSI. La capa física donde están ubicados los medios de red son los cimientos del modelo OSI. Visto de esta forma, es más fácil ver que cada capa depende y tiene el soporte de los medios de networking. Hay un dicho que dice que una red es tan confiable como lo sea su cableado. De hecho, como una red nunca puede tener un desempeño mejor que el que permitan los medios de networking, muchos expertos consideran que éstos son el componente más importante de cualquier red. El hardware de PC tiene una duración estimada en 5 años y el software evoluciona cada dos o tres años, en comparación una inversión en medios de networking puede durar quince años o más. Como se espera que el sistema de cableado de una red dure tanto tiempo ya que constituye los cimientos de su red, y debido a que representa una inversión sustancial, es importante hacer buenas elecciones y contar con información antes de elegir e instalar los medios de una red. CABLES El cable utilizado para formar una red se denomina a veces medio. Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son : Velocidad de transmisión que se quiere conseguir. Distancia máxima entre ordenadores que se van a conectar. Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red. Los cables más utilizados son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica. Estas características se pueden ver afectadas por diferentes factores que perjudican a la señal. Para garantizar un óptimo desempeño, es importante que los medios de red transporten la señal de un dispositivo a otro con la menor degradación posible. En networking, hay varios factores que pueden causar la degradación de la señal. Algunos de estos factores son internos mientras que otros son externos. Factores internos de los cables de cobre tales como la oposición del flujo de electrones (resistencia), la oposición a los cambios de voltaje (capacitancia), y la oposición a los cambios de corriente (inductancia) pueden producir la degradación de la señal. El efecto que causa sobre la señal es el de atenuación (perdida de amplitud de la señal hasta el punto de que esta se haga igualable al ruido y por ende no sea reconocible). Otro la inductancia y la capacitancia del cable determinan el ancho de banda del mismo esto limita la velocidad máxima de transmisión del mismo. Fuentes externas de impulsos eléctricos que pueden atacar la calidad de las señales eléctricas del cable son los relámpagos, tubos flourecentes, motores eléctricos, y sistemas de radio. Estos tipos de interferencia se denominan interferencia electromagnética, o EMI, e interferencia de la radiofrecuencia, o RFI. Cada alambre de un cable puede actuar como antena. Cuando esto sucede, el alambre efectivamente absorbe las señales eléctricas de los otros alambres y de las fuentes eléctricas ubicadas fuera del cable. Si el ruido eléctrico que resulta alcanza un nivel suficientemente elevado, es difícil que la NIC distinga este Apunte Comunicación de datos 2 de 58

3 ruido de la señal de datos. Cuando el ruido eléctrico del cable tiene origen en señales de otros alambres del cable, se lo denomina diafonía Desde el punto de visto del diseño de la red, es poco lo que se puede hacer para limitar la degradación de la señal eléctrica que circula por los medios de networking. Una forma de tratar la degradación de la señal eléctrica consiste en aumentar el tamaño de los conductores. Otra forma sería mejorar el tipo de material aislante empleado. Sin embargo, estos métodos aumentan el tamaño y el costo de los cables y no logran mejorar demasiado la calidad. Por lo tanto es típico que los diseñadores de redes especifiquen un cable de buena calidad y brinden especificaciones para la longitud máxima para los cables que conectan los diferentes nodos. Dos técnicas que los diseñadores de cables han utilizado con éxito para manejar la EMI y la RFI son el blindaje y la cancelación. En los cables que utilizan blindaje, cada par de cables o cada grupo de pares de cables está recubierto de una cinta o revestimiento metálico. Este blindaje actúa como barrera contra las señales de interferencia. Sin embargo, al igual que el uso de conductores de mayor tamaño, el uso de revestimientos aumenta el diámetro del cable y en consecuencia aumentan los costos. Por lo tanto, la cancelación es la técnica más comúnmente empleada para proteger los cables de las interferencias indeseables Una forma de evitar la degradación de la señal es utilizar la cancelación esto funciona de la siguiente manera. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de un cable, crea un pequeño campo magnético circular alrededor del mismo. La dirección de estas líneas de fuerza magnética se determina por la dirección en la cual fluye la corriente a través del cable. Si dos cables forman parte del mismo circuito eléctrico, los electrones fluyen desde la fuente de voltaje negativo hacia el destino a través de un cable y desde el destino hacia la fuente de voltaje positivo a través del otro cable. Cuando dos alambres de un circuito eléctrico semejante se colocan muy cerca, sus campos magnéticos son exactamente opuestos. Así, los dos campos magnéticos cancelan también todo campo magnético externo. Este efecto de cancelación puede mejorarse trenzando los cables. Con la cancelación combinada con el trenzado de los cables, los diseñadores de cables pueden brindar un método efectivo de autoblindaje para los pares de cable dentro de los medios de networking Apunte Comunicación de datos 3 de 58

4 La compleja característica eléctrica que involucra la resistencia, u oposición del flujo de electrones, y la reactancia, u oposición a los cambios de voltaje y de corriente, se conoce como impedancia.. Para un óptimo desempeño de la red, es importante que los medios de la red tengan una impedancia específica para concordar con los componentes eléctricos de las tarjetas NIC. A menos que los medios de red tengan la impedancia correcta, las señales sufrirán pérdida de señal e interferencias. Elección del medio físico El tipo de material de conexión empleado en una red determinará aspectos tales como la cantidad y la velocidad con que circularán los datos a través de la red. Si bien factores tales como la cantidad y la velocidad con que se mueven los datos a través de la red son importantes para determinar qué tipo de medios de red utilizar, hay otros factores tales como los gastos y el lugar donde se utilizará el cable que son igualmente importantes. Como Ud. verá, todos los medios de networking utilizan una o ambas técnicas de blindaje y cancelación descriptas en esta Lección para protegerse de la degradación de la señal. Sin embargo, debido a las diferencias en el tipo de blindaje y de cancelación que se utilizan en los diversos medios de networking, los cables tendrán diferente tamaño, costo y la dificultad de instalación también puede variar. Además, puede variar en el tipo de revestimiento que utilicen los medios de red. En términos sencillos, el revestimiento es la cubierta exterior del cable. En general se utiliza alguna forma de plástico, teflón o material compuesto como revestimiento. En el diseño de una red de área local, es importante recordar que los medios de red instalados entre paredes, en el hueco del ascensor o que pasen a través de unidades de tratamiento del aire pueden convertirse en una antorcha capaz de transmitir fuego de una parte a otra del edificio. Además, si se utilizan revestimientos de plástico, si se queman pueden producir humo tóxico. Para protegerse de estos accidentes, se han implementado códigos de incendio, códigos de construcción y estándares de seguridad que indican el tipo de revestimiento para cables que se puede utilizar. Por lo tanto, la observancia de estos códigos también debe ser tenida en cuenta junto con otros factores tales como el tamaño de los cables, la velocidad, los costos y la dificultad de instalación cada vez que se deba decidir qué tipo de medios de red utilizar en una red de área local. Clases de cables Dentro de los cables que podemos utilizar en una red LAN nos enfocaremos principalmente en los coaxil y Unshield Twister Pair. Ventajas de utilizar cable coaxial Como hemos visto el cable coaxial consiste en un conductor cilíndrico exterior hueco que rodea a un conductor interior de un solo cable. Ahora le daremos una descripción más detallada de lo que es un cable coaxial. El cable coaxial consiste en dos elementos de conducción. Uno está ubicado en el centro del cable y es un conductor de cobre. El conductor de cobre central está rodeado por un cable de aislamiento flexible. Sobre este material aislante hay un blindaje compuesto de un trenzado de cobre tramado o una malla metálica que actúa como segundo cable del circuito. Como su nombre lo indica, este trenzado exterior actúa como blindaje del conductor interno. De este modo ayuda a reducir la cantidad de interferencia. Fuera de este blindaje está el revestimiento del cable. El cable coaxial puede ofrecer varias ventajas para las redes de área local. El cable coaxial puede recorrer sin amplificación distancias mayores que el cable de par trenzado con o sin blindaje. Esto significa que puede recorrer mayores distancias entre los nodos de una red sin que sea necesario instalar un repetidor para reamplificar la señal. El cable coaxial es menos costoso que la fibra óptica. Como su uso se ha difundido desde hace mucho tiempo para todos los tipos de comunicaciones de datos, la tecnología es conocida. Apunte Comunicación de datos 4 de 58

5 Desventajas de utilizar cable coaxial El cable coaxial se presenta en diversos grosores. Como norma general, cuanto más grueso es el cable más difícil es de trabajar. Este es un punto especial que se debe recordar si el cable debe pasarse por conductos ya existentes de tamaño limitado. El cable coaxial de mayor diámetro está indicado para los cables de backbone de Ethernet. Como es rígido por el blindaje y debido a que el revestimiento es de color amarillo característico, este tipo de cable coaxial se ha llamado frecuentemente "thicknet" (Ethernet de cable grueso). Como su nombre lo indica, este tipo de cable coaxial puede ser muy rígido para instalarlo fácilmente en algunas situaciones. Como norma general, cuanto más difícil es de instalar un medio de red, más caro será instalarlo. Y, de hecho, la instalación del cable coaxial es más costosa que la instalación del cable de par trenzado. Antiguamente sólo se utilizaba cable coaxial con un diámetro exterior de.18 pulgadas para las redes Ethernet. A veces verá que a este tipo de cable coaxial se lo denomina thinnet. Antiguamente sólo se utilizaba cable coaxial con un diámetro exterior de.18 pulgadas para las redes Ethernet. A veces verá que a este tipo de cable coaxial se lo denomina cheapernet. Sin embargo, como el cobre exterior o trenzado metálico del cable coaxial comprende la mitad del circuito eléctrico, se debe tener especial cuidado para garantizar su correcta puesta a tierra. Esto se hace viendo que haya una sólida conexión eléctrica en ambos extremos del cable. Con frecuencia los instaladores no verifican este hecho. Como resultado de esta negligencia, una conexión mal aislada es una de las principales causas de problemas de conexión en la instalación de cable coaxial. Los problemas de conexión pueden originar ruidos que interfieren en la transmisión de la señal a través de los medios de networking. Por esta razón, a pesar de su pequeño diámetro, el thinnet ya no se utiliza comúnmente en las redes Ethernet. Backbone - La parte de una red que actúa como ruta primaria para el tráfico que sale y llega de otras redes con mayor frecuencia. Thinnet - (Ethernet de cable fino). Término utilizado para definir una versión más económica y delgada del cable especificado en la norma de 10Base2 IEEE Cheapernet - Término de la industria utilizado para referirse a la norma 10Base2 de IEEE o al cable especificado en esa norma. Es utilizado generalmente para señales de televisión y para transmisiones de datos a alta velocidad a distancias de varios kilómetros.la velocidad de transmisión suele ser alta, de hasta 100 Mbits/seg; pero hay que tener en cuenta que a mayor velocidad de transmisión, menor distancia podemos cubrir, ya que el periodo de la señal es menor, y por tanto se atenúa antes. Apunte Comunicación de datos 5 de 58

6 La nomenclatura de los cables Ethernet tiene 3 partes : La primera indica la velocidad en Mbits/seg. La segunda indica si la transmisión es en Banda Base (BASE) o en Banda Ancha (BROAD). La tercera los metros de segmento multiplicados por 100. CABLE 10-BASE-5 10-BASE-2 10-BROAD BASE-X CARACTERÍSTICAS Cable coaxial grueso (Ethernet grueso). Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg. Segmentos : máximo de 500 metros. Cable coaxial fino (Ethernet fino). Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg. Segmentos : máximo de 185 metros. Cable coaxial Segmentos : máximo de 3600 metros. Velocidad de transmisión : 10 Mb/seg. Fast Ethernet. Velocidad de transmisión : 100 Mb/seg. Figura : Estructura típica de un cable coaxial Apunte Comunicación de datos 6 de 58

7 Cable de par trenzado sin blindaje Como también se ha visto anteriormente el cable de par trenzado sin blindaje, o UTP, es un medio de cuatro pares de cables que se emplea en varias redes. Más específicamente, el cable de par trenzado sin blindaje consta de pares de cables. Cada par de cables está aislado de los otros pares. El cable de par trenzado sin blindaje sólo se basa en el efecto de cancelación que producen los pares trenzados para limitar la degradación de la señal que causan la EMI y la RFI. Para reducir aún más la diafonía entre los pares de un cable de par trenzado sin blindaje, el número de trenzas de los pares de cables varía de uno a otro. De hecho, al igual que el cable de par trenzado blindado, el cable UTP debe cumplir con especificaciones precisas respecto de las trenzas que se permiten por cada pie de cable Cuando se lo utiliza como medio de networking, el cable de par trenzado sin blindaje consta de cuatro pares de cables de cobre de tamaño 22 ó 24. Es importante destacar que el UTP que se utiliza como medio de networking tiene una impedancia de 100 ohm. Esto lo diferencia de los otros tipos de cables de par trenzado como por ejemplo los que se utilizan para los teléfonos. Como el UTP tiene un diámetro externo de aproximadamente.17 pulgadas, su pequeño tamaño puede ser una ventaja durante la instalación. Como se lo puede utilizar con la mayoría de las principales arquitecturas de red, el UTP sigue creciendo en popularidad. Se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su ancho de banda depende de la sección de cobre utilizado y de la distancia que tenga que recorrer. Se trata del cableado más económico y la mayoría del cableado telefónico es de este tipo. Presenta una velocidad de transmisión que depende del tipo de cable de par trenzado que se esté utilizando. Está dividido en categorías por el EIA/TIA : Categoría 1: Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Velocidad de transmisión inferior a 1 Mbits/seg Categoría 2 : Cable de par trenzado sin apantallar. Su velocidad de transmisión es de hasta 4 Mbits/seg. Categoría 3 : Velocidad de transmisión de 10 Mbits/seg. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10-Base-T Categoría 4 : La velocidad de transmisión llega a 16 bits/seg. Categoría 5 : Puede transmitir datos hasta 100 Mbits/seg. Tiene una longitud máxima limitada y, a pesar de los aspectos negativos, es una opción a tener en cuenta debido a que ya se encuentra instalado en muchos edificios como cable telefónico y esto permite utilizarlo Apunte Comunicación de datos 7 de 58

8 sin necesidad de obra. La mayoría de las mangueras de cable de par trenzado contiene más de un par de hilos por lo que es posible encontrar mangueras ya instaladas con algún par de hilos sin utilizarse. Además resulta fácil de combinar con otros tipos de cables para la extensión de redes. Figura: Cable de par trenzado UTP - (Unshielded twisted-pair). Par trenzado sin blindaje. Medio de cables de cuatro pares utilizado en varias redes. UTP no requiere de un espacio fijo entre conexiones que sí es necesario con las conexiones de tipo coaxial. Hay cinco tipos de cableados UTP de uso común: cableado de categoría 1, cableado de categoría 2, cableado de categoría 3, cableado de categoría 4, y cableado de categoría 5. STP - (Shielded twisted-pair). Par trenzado blindado. Medio de cableado de dos pares utilizado en una serie de implementaciones de red. El cableado STP tiene una capa de aislamiento blindada para reducir la EMI. Qué significa la expresión arquitectura de red? Ya aprendimos que un protocolo es una descripción formal de un conjunto de reglas y convenciones que rigen la forma en que los dispositivos de una red intercambian información. Aprendimos que en computación un protocolo es como un lenguaje. Los protocolos permiten que las computadoras se comuniquen entre sí. también aprendimos que los estándares son conjuntos de reglas o procedimientos de uso difundido o bien de carácter oficial. Se dice que una red que se define como una combinación de estándares y protocolos existentes posee una arquitectura de red particular. Como la arquitectura de red utiliza estándares y protocolos de red, también es un estándar. Es decir, una arquitectura de red, por ejemplo ARCnet utiliza un conjunto de estándares, mientras que otra arquitectura de red, Token Ring, utiliza otro conjunto de estándares. Juntas, ARCnet, Token Ring, y Ethernet constituyen las tres arquitecturas de red más importantes. ARCnet ya no se utiliza. Ethernet es cada vez más la arquitectura de red predominante. En este curso, la arquitectura de red que veremos es Ethernet Ventajas de utilizar cable de par trenzado sin blindaje El cable de par trenzado sin blindaje es fácil de instalar y es menos costoso que otros tipos de medios de networking. De hecho, el UTP cuesta menos por pie que cualquier otro tipo de cable para LAN. Sin embargo, la verdadera ventaja del UTP es su tamaño. Como tiene un diámetro exterior mucho menor, no llena los conductos de cableado tan rápidamente como otros tipos de cable. Esto puede ser un factor de suma importancia para tener en cuenta, en especial cuando se está instalando una red en un edificio viejo. Además, cuando se instala cable de par trenzado sin blindaje utilizando un conector RJ prácticamente se garantiza una buena conexión sólida. Por este motivo, se pueden reducir enormemente las potenciales fuentes de ruido de la red Apunte Comunicación de datos 8 de 58

9 Conector RJ - (Registered jack). Conector tipo ficha registrado. Conectores estándar normalmente empleados para conectar las líneas telefónicas. Los conectores RJ se utilizan actualmente para las conexiones telefónicas y 10BaseT como así también para otros tipos de conexiones de red. RJ-11, RJ-12, y RJ-45 son algunos de los tipos de conectores RJ más difundidos. Los utilizado en las redes es el rj-45, este es un conector del mismo diseño que los otros rj pero con 8 pines de conexión su armado es relativamente sencillo y con un poco de practica se logra hacerlo a una velocidad apropiada esto influye en las horas de trabajo que se necesitan para la obra. 356A, T568B & WECO TWISTED PAIR PAIR ID T568B PIN# TWISTED PAIR COLOR T2 1 BLANCO-naranja R2 2 NARANJA T3 3 BLANCO-verde R1 4 AZUL T1 5 BLANCO-azul R3 6 VERDE T4 7* BLANCO-café R4 8* CAFÉ *OMIT PINS 7 & 8 ON 356A PLUGS & LINE CORDS T568A TWISTED PAIR PAIR ID T568A PIN# TWISTED PAIR COLOR T3 1 BLANCO-verde R3 2 VERDE T2 3 BLANCO-naranja R1 4 AZUL T1 5 BLANCO-azul R2 6 NARANJA T4 7 BLANCO-café R4 8 CAFÉ Apunte Comunicación de datos 9 de 58

10 Desventajas de utilizar cable de par trenzado sin blindaje En términos generales, el cable de par trenzado sin blindaje es más proclive al ruido eléctrico y a las interferencias que otros medios de networking. Antes podía decirse que el UTP no era un transmisor de datos tan rápido como otros tipos de cable. Sin embargo esto ya no es así. De hecho, hoy en día el UTP es el medio con base de cobre más rápido. La distancia entre ambos impulsos de señales es más corta para el cable de par trenzado sin blindaje que para el coaxial Par de cable trenzado blindado El cable de par trenzado blindado, o STP, combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. Especificado para ser utilizado en instalaciones de redes Ethernet, el cable de par trenzado aislado de 100 ohm, si está correctamente instalado, brinda una mayor resistencia a la interferencia electromagnética y a la interferencia de la radiofrecuencia sin aumentar de manera significativa el peso o el tamaño del cable. Otro tipo de cable de par trenzado blindado es el indicado para las instalaciones de Token Ring. En este tipo de cable STP, conocido como STP de 150 ohm, el cable no sólo esta totalmente blindado para reducir la interferencia electromagnética y la interferencia de la radiofrecuencia, sino que a su vez cada par de alambres trenzados está blindado entre sí para reducir la diafonía. Si bien el blindaje empleado en el cable de par trenzado blindado de 150 ohm no forma parte del circuito como sucede con el cable coaxial, aún así debe estar conectado a tierra en ambos extremos. Sin embargo, este tipo de cable de par trenzado blindado requiere una mayor cantidad de aislamiento y una mayor cantidad de blindaje. Estos factores se combinan para aumentar de manera considerable el tamaño, el peso y el costo del cable. También requiere la instalación de grandes armarios de cableado y de grandes cañerías de cableado, lujos que muchos edificios antiguos no pueden brindar. Algunas de las ventajas y de las desventajas de utilizar cable de par trenzado blindado El cable de par trenzado blindado tiene todas las ventajas y todas las desventajas del cable de par trenzado sin blindaje. Además, como Ud. debe suponer, el STP brinda una protección contra todos los tipos de interferencia externa mayor que la que brinda el cable de par trenzado sin blindaje. Además, en términos generales, el cable de par trenzado blindado es más caro que el cable de par trenzado sin blindaje. A diferencia del cable coaxial, en el cable de par trenzado blindado, el blindaje no forma parte del circuito de datos. Por lo tanto el cable debe estar conectado a tierra en uno de sus extremos. En general, los instaladores conectan el STP a tierra en el armario de cableado o bien en el hub. Esto no siempre es fácil de hacer, en particular cuando los instaladores intentan utilizar viejos hubs de cableado que no han sido diseñados para adaptarse a los cables de par trenzado blindados. En tales casos, un STP mal conectado a tierra puede ser una fuente de grandes problemas ya que permite que el blindaje actúe como antena, absorbiendo las señales eléctricas de otros cables y de fuentes de ruido eléctrico ubicadas fuera del cable. Por último, el cable de par trenzado blindado no puede extenderse sin refuerzos tanto como los otros medios de networking. TARJETAS DE INTERFAZ DE RED Las tarjetas Red (NIC) convierten los paquetes de datos en señales que envían a través de la red. Estas señales son impulsos eléctricos. De hecho, los medios de red pueden transportar diferentes tipos de señales. En términos generales, los medios de red que utilizan cables de cobre transportan señales eléctricas mientras que el cable de fibra óptica está diseñado para transportar impulsos de luz. Entre los Apunte Comunicación de datos 10 de 58

11 tipos de medios de red que utilizan cables de cobre se incluyen el cable de par trenzado con blindaje, el cable de par trenzado sin blindaje y el cable coaxial. las tarjetas NIC Una tarjeta de interfaz de red (NIC) se conecta a una motherboard y suministra los puertos para la conexión. Esta tarjeta puede estar diseñada como una tarjeta Ethernet, una tarjeta Token Ring o una tarjeta FDDI. Las tarjetas de red se comunican con la red a través de conexiones seriales y con el computador a través de conexiones en paralelo. Son las conexiones físicas entre las estaciones de trabajo y la red. Las tarjetas de red requieren una IRQ, una dirección E/S y direcciones de memoria superior para DOS y Windows 95/98. Al seleccionar una tarjeta de red, debe tener en cuenta los tres siguientes factores: 1. El tipo de red (por ej., Ethernet, Token Ring, FDDI u otro tipo) 2. El tipo de medios (por ej., cable de par trenzado, cable coaxial o fibra óptica) 3. El tipo de bus del sistema (por ej., PCI e ISA) Las NIC ejecutan funciones importantes de la capa de enlace de datos (Capa 2) como, por ejemplo, las siguientes: Control de enlace lógico: Se comunica con las capas superiores del computador Denominación: Proporciona un identificador exclusivo de dirección MAC Entramado: Parte del proceso de encapsulamiento, empaquetar los bits para transportarlos Control de acceso al medio (MAC): Proporciona un acceso estructurado a los medios de acceso compartido Señalización: Crea señales y realiza interfaz con los medios usando transceptores incorporados Apunte Comunicación de datos 11 de 58

12 La tarjeta de interfaz de red o tarjeta NIC es donde está ubicada la dirección física o dirección MAC. Las direcciones MAC tienen 48 bits de largo y se expresan como doce dígitos hexadecimales. Los seis primeros dígitos hexadecimales, que son administrados por el IEEE, identifican al fabricante o proveedor y, de ese modo, abarcan el Identificador Exclusivo de Organización (OUI). Los seis dígitos hexadecimales restantes abarcan el número de serie de interfaz, u otro valor administrado por el proveedor específico. Las direcciones MAC a veces se denominan direcciones grabadas (BIA) ya que estas direcciones se graban en la memoria de sólo lectura (ROM) y se copian en la memoria de acceso aleatorio (RAM) cuando se inicializa la NIC. Apunte Comunicación de datos 12 de 58

13 Es donde un dispositivo se conecta con los medios y está ubicada en la capa de enlace de datos del modelo OSI. En una LAN cada estación de trabajo y el servidor de archivos tienen una tarjeta NIC. Ubicada dentro de estos dispositivos, la tarjeta NIC está diseñada para enchufarse dentro de una de las ranuras de expansión del motherboard. Ahí tiene un conector que se puede conectar a cualquier medio de networking que se esté utilizando. Además de brindar un punto de conexión para los medios de networking, el propósito de la tarjeta NIC es formar paquetes de datos para la estación de trabajo y enviarlos a través de los medios de networking. Esto se hace por medio de señales eléctricas. Otra función de la tarjeta NIC es recibir los paquetes de datos que provienen de los medios de networking y transformarlos en información que la estación de trabajo pueda comprender. Una última función de la tarjeta NIC es implementar un acceso ordenado a los medios de networking compartidos. Ocasionalmente las tarjetas NIC se denominan adaptadores o adaptadores LAN. Como las tarjetas NIC deben tener un circuito específico para conectarse al tipo de cable utilizado en la red, la elección del cable puede condicionar la elección de la tarjeta NIC. Sin embargo, cada vez con mayor frecuencia las tarjetas NIC tienen circuitos para varios tipos de cableado. Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en un dispositivo, conectándolo de esta forma en red. Es el pilar en el que sustenta toda red local, y el único elemento imprescindible para enlazar dos ordenadores a buena velocidad (excepción hecha del cable y el software). Existen tarjetas para distintos tipos de redes. Las principales características de una tarjeta de red son : Operan a nivel físico del modelo OSI : Las normas que rigen las tarjetas determinan sus características, y su circuitería gestiona muchas de las funciones de la comunicación en red como : Especificaciones mecánicas : Tipos de conectores para el cable, por ejemplo. Especificaciones eléctricas : definen los métodos de transmisión de la información y las señales de control para dicha transferencia. Método de acceso al medio : es el tipo de algoritmo que se utiliza para acceder al cable que sostiene la red. Estos métodos están definidos por las normas 802.x del IEEE. La circuitería de la tarjeta de red determina, antes del comienzo de la transmisión de los datos, elementos como velocidad de transmisión, tamaño del paquete, time-out, tamaño de los buffers. Una vez que estos elementos se han establecido, empieza la verdadera transmisión, realizándose una conversión de datos a transmitir a dos niveles : Apunte Comunicación de datos 13 de 58

14 En primer lugar se pasa de paralelo a serie para transmitirlos como flujo de bits. Seguidamente se codifican y a veces se comprimen para un mejor rendimiento en la transmisión. la dirección física es un concepto asociado a la tarjeta de red : Cada nodo de una red tiene una dirección asignada que depende de los protocolos de comunicaciones que esté utilizando. La dirección física habitualmente viene definida de fábrica, por lo que no se puede modificar. Sobre esta dirección física se definen otras direcciones, como puede ser la dirección IP para redes que estén funcionando con TCP/IP. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN EN UNA RED Existen varios factores que determinan la velocidad de transmisión de una red, entre ellos podemos destacar : El cable utilizado para la conexión. Dentro del cable existen factores como : El ancho de banda permitido. La longitud.(porque a mayor longitud mayor deterioro de la señal) Existen otros factores que determinan el rendimiento de la red, son : Las tarjetas de red. El tamaño del bus de datos de las máquinas. La cantidad de retransmisiones que se pueden hacer. Qué dispositivos de internetworking operan en la capa física (capa 1) del modelo OSI? En internetworking, dos de los problemas más comunes que existen es que hay demasiados nodos o que no hay cable suficiente. Un repetidor puede brindar una solución simple si existe alguno de estos dos problemas. Para comprender cómo funciona un repetidor, es importante comprender primero que a medida que los datos salen del origen y viajan por la red se transforman en impulsos eléctricos o bien en impulsos luminosos que pasan por los medios de networking. Estos impulsos se denominan señales. Cuando las señales salen por primera vez de una estación transmisora, están limpias y son claramente reconocibles. Sin embargo, cuanto mayor es la extensión del cable más se debilitan y deterioran las señales a medida que atraviesan los medios de networking. Por ejemplo, las especificaciones para un cable ethernet de par trenzado categoría 5 establecen que la distancia máxima que las señales pueden recorrer por la red es de 100 metros. Si una señal recorre una distancia mayor, no hay garantías de que la tarjeta NIC pueda leerla. Para que las señales no sean irreconocibles para los dispositivos que las reciben en la red, los repetidores toman las señales debilitadas, las limpian, las amplifican y las envían para que continúen su camino por la red. Utilizando repetidores, se extiende la distancia sobre la cual puede operar una red. Al igual que los medios de networking, los repetidores están en la capa física, capa 1, del modelo OSI. Existe un proceso similar cuando hay demasiados dispositivos conectados a una red. Cada dispositivo conectado a los medios de red produce una leve degradación de la señal. Si una señal debe atravesar demasiadas estaciones o nodos, puede debilitarse al extremo de llegar a ser irreconocible para los dispositivos que la reciben. Como en el caso antes descripto, los repetidores toman las señales debilitadas, las limpian, las amplifican y las envían nuevamente para que continúen su camino por la red. Utilizando repetidores de esta manera se pueden conectar un número mayor de nodos a la red. Apunte Comunicación de datos 14 de 58

15 Cuál es la desventaja asociada al uso de un repetidor? La desventaja de utilizar un repetidor es que éste no puede filtrar el tráfico de la red. Los datos, también denominados bits, que llegan a un puerto de un repetidor salen a todos los demás puertos. En otras palabras, los datos son transferidos por el repetidor a todos los otros segmentos de LAN de una red, independientemente de que necesiten llegar allí o no. Qué problema podría producirse como resultado de que exista mucho tráfico en una red? Si hay un solo cable que interconecte todos los dispositivos de una red o si los segmentos de una red sólo están conectados por medio de dispositivos que no filtran, por ejemplo repetidores, esto puede dar origen a que más de un usuario intente enviar datos a través de la red al mismo tiempo. Con Ethernet, sólo puede haber un paquete de datos en el cable por vez. Si más de un nodo intenta transmitir al mismo tiempo, se producirá una colisión Cuando se produce una colisión, los datos de cada dispositivo impactan y se dañan. El área de la red dentro de la cual se originan los paquetes de datos y colisionan se denomina dominio de colisión Cuando un dispositivo de la red determina que se ha producido una colisión, la tarjeta NIC del dispositivo emite una postergación. Como esta se basa en un algoritmo, la extensión de este retraso en la retransmisión es diferente para cada dispositivo de la red, lo cual minimiza la probabilidad de que se produzca otra colisión. Sin embargo, si el tráfico de una red es muy pesado, la reiteración de colisiones dará origen a reiteradas postergaciones y a una considerable demora en el tráfico. Como resultado, el uso de repetidores para extender y aumentar el tráfico de una red puede significar que la red no llegue a tener un desempeño óptimo. Qué dispositivo de internetworking puede utilizarse para filtrar el tráfico de una red? Una forma de solucionar el problema del exceso de tráfico en una red y del exceso de colisiones es el uso de un dispositivo de internetworking llamado bridge. Un bridge elimina el tráfico innecesario y minimiza las posibilidades de que se produzcan colisiones en la red dividiéndola en segmentos y filtrando el tráfico en base a la estación o a la dirección MAC. Los bridges sólo se encargan de pasar paquetes o de no pasar paquetes según su dirección MAC de destino. De hecho, los bridges a menudo pasan paquetes entre redes que operan bajo diferentes protocolos de capa 2. En qué capa del modelo OSI operan los bridges? Como los bridges operan en la capa de enlace de datos, capa 2, no requieren examinar la información de la capa superior. Los bridges filtran el tráfico de la red mirando solamente la dirección MAC.. Los bridges no se preocupan por los protocolos. De hecho es común que un bridge mueva protocolos y demás tráfico entre dos o más redes. Debido a que los bridges miran solo las direcciones MAC pueden enviar rápidamente el tráfico que represente cualquier protocolo de capa de red Cómo filtran los bridges el tráfico de la red? Apunte Comunicación de datos 15 de 58

16 Para filtrar o entregar selectivamente el tráfico de una red, los bridges construyen tablas con todas las direcciones MAC de una red y de otras redes y hace un mapeo con ellas. Si pasan datos a través de los medios de la red, un bridge compara la dirección MAC destino que llevan los datos con las direcciones MAC que contienen sus tablas. Si el bridge determina que la dirección MAC de destino de los datos proviene del mismo segmento de red que el origen, no envía los datos a otros segmentos de la red. Si el bridge determina que la dirección MAC de destino de los datos no es del mismo segmento de red que el origen, envía los datos a todos los otros segmentos de la red. De este modo, los bridges pueden reducir significativamente el tráfico entre los segmentos de la red eliminando el tráfico innecesario. Apunte Comunicación de datos 16 de 58

17 En qué forma se limitan las decisiones de envío de datos de un bridge? Aunque los bridges utilizan tablas para determinar si enviar o no los datos a otros segmentos de la red, los tipos de comparaciones y decisiones que toman son de un nivel relativamente bajo y de carácter simple. Si bien los bridges pueden determinar si una dirección MAC de destino que transportan los datos no forma parte del mismo segmento de red que su origen, no determina respecto del segmento de red al cual deberían ser enviados los datos. Los bridges indiscriminadamente pasan los datos a todos los otros segmentos de la red. Obviamente, en grandes redes o en redes compuestas por varios segmentos dicho envío indiscriminado de tráfico de la red no puede ser eficiente o rápido. Eventualmente, los datos llegarían a su destino pero después de un viaje prolongado y largo. Qué tipos de problemas de tráfico de red es incapaz de resolver un bridge? Los bridges trabajan mejor cuando el tráfico desde un segmento de la red a otro segmento no es demasiado grande. Sin embargo, cuando el tráfico entre los segmentos de la red es muy pesado, el bridge puede convertirse en un cuello de botella y hacer la comunicación más lenta. Existe otro problema potencial cuando se utilizan bridges. Los bridges siempre extienden y multiplican un tipo especial de paquete de datos. Estos paquetes de datos se producen cuando un dispositivo de una red quiere llegar a otro dispositivo de la red pero no conoce la dirección de destino. Cuando esto sucede, con frecuencia el origen envía lo que se llama broadcast Broadcast - Paquete de datos que se enviarán a todos los nodos de una red. Los broadcasts se identifican por medio de direcciones de broadcast. Apunte Comunicación de datos 17 de 58

18 Como su nombre lo indica, el broadcast se envía a todos los dispositivos de la red. Como todos los dispositivos de la red deben prestar atención a dichos broadcasts, los bridges siempre los envían a todos y a cada uno de los segmentos conectados. Si se envían demasiados broadcasts a través de la red, en tales casos puede producirse una tormenta de broadcast Tormenta de broadcast - Evento de red indeseable en el cual se envían simultáneamente muchos broadcasts a través de todos los segmentos de la red. Una tormenta de broadcast utiliza un ancho de banda sustancial de la red y, típicamente, produce una condición de tiempo vencido. Si se produce una tormenta de broadcast, esta puede producir tiempos vencidos en la red. En dichos casos, el tráfico de la red se hace más lento y la red funciona con un desempeño que no llega a ser el óptimo. Para comprender cómo se han resuelto estos problemas, Ud. deberá aprender primero los esquemas de direccionamiento que se utilizan en networking. En qué se diferencian las direcciones IP de las direcciones MAC? Al igual que las direcciones MAC, cada dirección IP es única. No existe la posibilidad de que dos direcciones IP sean iguales. Sin embargo, mientras las direcciones MAC son direcciones físicas que tienen una codificación rígida en la tarjeta NIC y pueden ocurrir en la capa de enlace de datos, las direcciones IP se implementan en el software y ocurren en la capa de red del modelo OSI. En general es el administrador de la red el responsable de asignar las direcciones IP a todos los dispositivos de la red que controla. Como Ud. recordará de la Lección 3, las direcciones MAC son tres números hexadecimales de cuatro dígitos. Un ejemplo de dirección MAC es el número c Al igual que el número de seguro social de los Estados Unidos, las direcciones MAC son ejemplos de esquema de direccionamiento plano. Son únicos. Se emiten en forma secuencial. Para organizarlos no se utiliza ninguna jerarquía. Los esquemas de direccionamiento IP son más complejos que los esquemas de direccionamiento MAC. Las direcciones IP utilizan un esquema de direccionamiento jerárquico. Este esquema es como el que utiliza el sistema telefónico de Estados Unidos, con códigos de país, de área e intercambios locales. Como Ud. aprendió en lecciones anteriores, las direcciones MAC identifican dispositivos específicos y son utilizadas por los bridges para emitir direcciones simples de bajo nivel para los datos que viajan por la red. Por el contrario, las direcciones IP, brindan un esquema de direccionamiento que no sólo contiene la dirección del dispositivo en sí sino también la red en la cual está ubicado el dispositivo. Como este es el caso, si un dispositivo pasa de una red a una red diferente, la dirección IP del dispositivo deberá ser modificada en función del cambio realizado. En la próxima lección aprenderá en qué forma los dispositivos de internetworking utilizan las direcciones IP para resolver el excesivo tráfico de broadcast en la red. Qué son los routers? Los routers son otro tipo de dispositivo de internetworking. Estos dispositivos pasan paquetes de datos entre las redes en base a la información de la capa de protocolo de red o capa 3. Los routers tienen la capacidad de tomar decisiones inteligentes respecto de cuál es la mejor ruta para entregar los datos a través de la red. Apunte Comunicación de datos 18 de 58

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20 Qué problemas de red pueden ayudar a resolver los routers? El problema de excesivo tráfico de broadcast puede resolverse utilizando un router. Los routers pueden hacerlo ya que no envían frames de broadcast a menos que específicamente se les indique que lo hagan. En qué se diferencian los routers de los bridges? Los routers se diferencian de los bridges en diversos aspectos. En primer término, el bridging se produce en la capa de enlace de datos o capa 2 mientras que el enrutamiento se produce en la capa de red o capa 3 del modelo OSI. En segundo lugar, los bridges utilizan direcciones físicas o MAC para tomar decisiones sobre el envío de datos. Los routers utilizan un esquema de direccionamiento diferente que se produce en la capa tres para adoptar las medidas relativas al envío. Utilizan direcciones IP direcciones lógicas en lugar de direcciones MAC. Como las direcciones IP se implementan en el software y se refieren a la red en la cual está ubicado un dispositivo, a menudo estas direcciones de capa 3 se denominan direcciones de protocolo o direcciones de red Dirección de red - Dirección de capa de red que se refiere a un dispositivo de red lógico, en vez de físico. También llamada dirección de protocolo. Compárese con dirección MAC. Las direcciones físicas o MAC normalmente son asignadas por el fabricante de la tarjeta NIC y tienen una codificación rígida dentro de la tarjeta NIC. Por el contrario, las direcciones IP normalmente son asignadas por el administrador de la red. Al asignar las direcciones IP, no es inusual que el administrador de una red agrupe dispositivos en el esquema de direccionamiento IP en función de su ubicación geográfica, el departamento o el piso que ocupan dentro de un edificio. Como están implementadas en el software, las direcciones IP son relativamente fáciles de cambiar. Por último, los bridges se utilizan principalmente para conectar segmentos de una red. Los routers se utilizan para conectar diferentes redes y para acceder a la Internet mundial. Lo hacen brindando enrutamiento extremo a extremo. Internet - Término utilizado para referirse a la mayor internetwork global que conecta a decenas de miles de redes de todo el mundo y que tiene una "cultura" que apunta Apunte Comunicación de datos 20 de 58

21 básicamente a la investigación y a la estandarización basándose en el uso en la vida real. Muchas tecnologías de red líderes provienen de la comunidad de Internet. La Internet evolucionó en parte a partir de la ARPANET. Antes llamada también Internet DARPA. No debe confundirse con el término general Internet Cómo funcionan los routers? Los routers se utilizan para conectar dos o más redes. Para que el enrutamiento sea exitoso, cada red debe tener un número de red único. Recuerde que este número de red único está incorporado en la dirección IP asignada a cada dispositivo conectado a la red. Así, si una red tuviera un número de red único A con cuatro dispositivos conectados a dicha red, la dirección IP de cada dispositivo sería A1, A2, A3, y A4. Como la interfaz donde el router se conecta con una red se considera parte de dicha red, la dirección IP del puerto donde el router se conecta con la red A debería ser A5. Si otra red con un número de red único B y con cuatro dispositivos conectados también se conectara al mismo router en otra de sus interfaces, la dirección IP de cada dispositivo de esta red sería B1, B2, B3, y B4, y la dirección IP de la segunda interfaz del router sería B5. Imagine que los datos se envían de una red a otra. La red de origen es la red A y la red de destino es la red B, y el router está conectado a las redes A, B, C, y D. Cuando los datos, denominados frame, que provienen de la red A llegan al router, el router realiza las siguientes funciones. Apunte Comunicación de datos 21 de 58

22 Primero el router separa el encabezado de enlace de datos que lleva el frame. El encabezado de enlace de datos contiene las direcciones IP del origen y del destino de los datos. Esto permite que el router examine la capa de red para determinar la red de destino. Luego, el router consulta sus tablas de enrutamiento para determinar cuál de sus puertos necesitará para enviar los datos para que lleguen a su red de destino. De este modo, en el siguiente ejemplo, el router determinaría enviar los datos de la red A a la red B a través de su puerto que tiene la dirección dirección IP B5. Sin embargo, antes de enviar efectivamente los datos a través del puerto B5, el router encapsula los datos en el correspondiente frame de enlace de datos. Frame - Agrupación lógica de información, enviada como unidad de la capa de enlace de datos por un medio de transmisión. A menudo, se refiere al encabezado y a la información final, utilizados para la sincronización y el control de errores, que rodean a los datos del usuario que contiene la unidad. Los términos datagrama, mensaje, paquete, y segmento también se utilizan para describir agrupaciones lógicas de información en diversas capas del modelo de referencia OSI y en diversos círculos de tecnología. Encabezado - Información de control colocada antes de los datos cuando se encapsulan dichos datos para la transmisión en red. Tabla de enrutamiento - Tabla almacenada en un router o en otro dispositivo de internetworking que deja un rastro de las rutas hacia destinos particulares de la red y, en algunos casos, las métricas asociadas a dichas rutas. Por qué las direcciones IP se escriben en forma de bits? Como ya aprendimos en la Lección 7, una dirección IP es un valor de 32 bits. La razón por la cual las direcciones IP se escriben en forma de bits es para que la información que contienen pueda ser comprendida por las computadoras. Para que los datos pasen por los medios, primero deben ser Apunte Comunicación de datos 22 de 58

23 convertidos en impulsos eléctricos. Cuando una computadora recibe estos impulsos eléctricos reconoce dos cosas: la presencia de voltaje en el cable o la falta de voltaje en el cable. Como una computadora sólo puede reconocer dos cosas, se puede utilizar un esquema matemático binario para representar cualquier dato que se transmita por los medios de networking. En tal esquema numérico, los números 0 y 1 son los únicos que se utilizan para comunicarse con las computadoras. Congestión y ancho de banda Los avances tecnológicos están produciendo computadoras de escritorio y estaciones de trabajo más rápidas e inteligentes. La combinación de computadoras / estaciones de trabajo más poderosas y aplicaciones intensivas de red han creado la necesidad de una capacidad de red o ancho de banda mucho mayor que los 10 Mbps disponibles en las compartidas LAN Ethernet/ Las redes actuales están experimentando un aumento en la transmisión de archivos gráficos de gran tamaño, imágenes, videos de animación total y aplicaciones multimedia así como también un aumento en la cantidad de usuarios de una red. Todos estos factores agotan aun más los 10Mbps de capacidad de ancho de banda de una Ethernet estándar. Apunte Comunicación de datos 23 de 58