Profesor: Gabriel Stancanelli 1
Describir la forma en que las redes impactan nuestras vidas diarias. Describir el rol del trabajo en red en la actualidad. Identificar los componentes principales de cualquier red de datos. Describir las características de las arquitecturas de red: topología, tolerancia a fallos, escalabilidad, calidad del servicio y seguridad. 2
Cómo impactan las redes la vida diaria Benefician la comunicación instantánea y da apoyo a mejorar nuestras vidas. 3
Cómo impactan las redes la vida diaria La comunicación por una red cambia la forma en que trabajamos 4
Cómo impactan las redes la vida diaria La comunicación por una red da soporte a la forma en que jugamos 5
Colección de dos o más dispositivos interconectados de manera que puedan intercambiar información mediante cable o por otros medios inalámbricos. Redes de datos o de información capaces de transportar muchos tipos diferentes de comunicaciones. 6
Roles, componentes y desafíos del networking de datos Elementos que forman una red Dispositivos Son usados para comunicarse entre sí Medio La forma en que los dispositivos están conectados los unos a los otros Mensajes Información que viaja a través del medio Reglas Gobiernan la forma en que los mensajes fluyen a través de la red 7
Roles, componentes y desafíos del networking de datos Rol de las redes integradas en las comunicaciones Red integrada Un tipo de red que puede transportar voz, video y datos sobre la misma red 8
Al momento de diseñar una red hay que tener en cuenta las siguientes características Tolerancia a fallos Escalabilidad Calidad del servicio Seguridad 9
Características de la arquitectura de red Forma en que la conmutación de paquetes ayuda a mejorar la resistencia y la tolerancia a fallos de la arquitectura de Internet 10
Características de la arquitectura de red Características de Internet que ayudan a escalar para cumplir con la demanda del usuario Protocolos comunes Estándares comunes Jerárquica 11
Características de la arquitectura de red Calidad de Servicio y los mecanismos necesarios para asegurarla 12
Elementos de la comunicación Tres elementos comunes de la comunicación Origen del mensaje El canal Destino del mensaje 13
Elementos de la comunicación Comunicación de los mensajes Los datos son enviados a través de la red en pequeños fragmentos llamados segmentos 14
Componentes de una red local Estaciones de Trabajo (Clientes) Servidores (opcional) Tarjetas de Red (NIC) Cableado o medios de transmisión inalámbricos (antenas) Dispositivos distribuidores: Hub, Switch, Router Sistema operativo de red Recursos compartidos: Impresora de red, archivos y aplicaciones 15
También conocidas como NIC (Network Interface Card), se instalan dentro de la computadora y son las que hacen posible la conexión del PC con la Red. Traducen la información que circula por el cable/ondas de la red, al lenguaje que entiende la computadora y viceversa. Cable Inalámbricas 16
Medios de red y los criterios para elegirlo Medio de red es el canal por el cual viaja un mensaje 17
Conectan cada una de las tarjetas de red (NIC) de las computadoras que componen la red, normalmente a través de un concentrador (HUB o Switch), constituyendo los canales de comunicación de la red. Según la Clase de red, Velocidad de transmisión que se desea, y Alcance geográfico que queremos conseguir se emplean distintos TIPOS DE CABLE: Coaxial: Fibra óptica: Par trenzado: 18
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El cable coaxial está compuesto por dos elementos conductores. Uno de estos elementos (ubicado en el centro del cable) es un conductor de cobre, el cual está rodeado por una capa de aislamiento flexible. Sobre este material aislador hay una malla de cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo alambre del circuito, y como blindaje del conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, ayuda a reducir la cantidad de interferencia externa. Este blindaje está recubierto por la envoltura del cable. Para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Se pueden realizar tendidos entre nodos de red a mayores distancias que con los cables STP o UTP, sin que sea necesario utilizar tantos repetidores. Los repetidores reamplifican las señales de la red de modo que puedan abarcar mayores distancias. El cable coaxial es más económico que el cable de fibra óptica y la tecnología es sumamente conocida. Sin embargo, es mas lento y menos tolerante a fallas. 20
Medios de Transmisión 10 100 1000 Mbps 21
El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio compuesto por cuatro pares de hilos, que se usa en diversos tipos de redes. Cada uno de los 8 hilos de cobre individuales del cable UTP está revestido de un material aislador. Además, cada par de hilos está trenzado. Este tipo de cable se basa sólo en el efecto de cancelación que producen los pares trenzados de hilos para limitar la degradación de la señal. Para reducir aún más la diafonía entre los pares en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos varía. Al igual que el cable STP (igual al UTP pero blindado), el cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cuanto trenzado se permite por unidad de longitud del cable. El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas. Es de fácil instalación y es más económico que los demás tipos de medios para networking. De hecho, el cable UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado de LAN, sin embargo, la ventaja real es su tamaño. Debido a que su diámetro externo es tan pequeño, el cable UTP no llena los conductos para el cableado tan rápidamente como sucede con otros tipos de cables. También presenta algunas desventajas ya que es más susceptible al ruido eléctrico y a la interferencia que otros tipos de medios para networking y la distancia que puede abarcar la señal sin el uso de repetidores es menos para UTP que para los cables coaxiales y de fibra óptica. 22
Medios de Transmisión 23
El cable de fibra óptica es un medio de networking que puede conducir transmisiones de luz moduladas. Si se compara con otros medios para networking, es más caro, sin embargo, no es susceptible a la interferencia electromagnética y ofrece velocidades de datos más altas que cualquiera de los demás tipos de medios para networking descritos aquí. El cable de fibra óptica no transporta impulsos eléctricos, como lo hacen otros tipos de medios para networking que usan cables de cobre. Más bien, las señales que representan a los bits se convierten en haces de luz. Aunque la luz es una onda electromagnética, la luz en las fibras no se considera inalámbrica ya que las ondas electromagnéticas son guiadas por la fibra óptica. El término "inalámbrico" se reserva para las ondas electromagnéticas irradiadas, o no guiadas. 24
Son dispositivos capaces de concentrar, distribuir, incluso guiar, las señales eléctricas de las estaciones de trabajo de la red. HUB (Concentrador): solamente recoge y distribuye señales entre los dispositivos de la red. SWITCH (Conmutador): además de concentrar señales, puede seleccionar el envío de paquetes y lleva estadísticas de tráfico y errores en la red. ROUTER (Encaminador): además de las tareas anteriores es capaz de guiar una transmisión por el camino mas adecuado (Enrutamiento). Es el utilizado para la conexión de un PC o una red a INTERNET. 25
Redes de Área Local (LANs) Una red que sirve a un hogar, edificio u oficina está considerada como una Red de Área Local (LAN) 26
Redes de Área Amplia (WANs) Las LANs separadas por grandes distancias geográficas están conectadas por medio de una red conocida como Red de Área Amplia (WAN) 27
Internet La red Internet se define como una malla global de redes interconectadas 28
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Consta de varios nodos unidos formando un círculo lógico. Los mensajes se mueven de nodo a nodo en una sola dirección. El cable forma un bucle cerrado formando un anillo Ventajas: Fácil detectar si un PC cae Inconvenientes: Se rompe el cable o no funciona una de las estaciones, se paraliza toda la red 31
Consta de un único cable (BUS) al que se conecta cada ordenador. Los extremos del cable se terminan con una resistencia denominada terminador. Ventajas: Fácil de instalar y mantener. Si falla una estación, no cae la red. Inconvenientes: Si se rompe el cable principal (BUS) se inutiliza la red. 32
Es la más utilizada en redes LAN. Todos las estaciones de la red deben pasar a través de un dispositivo central de conexiones conocido como concentrador de cableado (HUB), que controla el flujo de datos. Ventajas: Si se rompe un cable no se inutiliza la red. Fácil detectar averías. Inconvenientes: Mas cara (utiliza más cable y un concentrador) 33
La topología en estrella extendida se desarrolla a partir de la topología en estrella. Esta topología conecta estrellas individuales conectando los hubs / switches. Esto, permite extender la longitud y el tamaño de la red. La topología jerárquica se desarrolla de forma similar a la topología en estrella extendida pero, en lugar de conectar los hubs / switches entre sí, el sistema se conecta con un computador que controla el tráfico de la topología. La topología en malla se utiliza cuando no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones, por ejemplo, en los sistemas de control de una central nuclear. De modo que, como puede observar en el gráfico, cada host tiene sus propias conexiones con los demás hosts. Esto también se refleja en el diseño de Internet, que tiene múltiples rutas hacia cualquier ubicación. 34
Topología en estrella de una red LAN de 4 PC s con acceso a internet Switch INTERNET ROUTER Para montar esta red en estrella de 4 PC con acceso a internet, necesito el siguiente material: 4 PC s, un Switch y un ROUTER con acceso a internet 4 Tarjetas de red ethernet 35
Topología Lógica de Red: es el sistema de acceso y comunicación que se emplea para conectar las estaciones de la red. Para que dos estaciones se comuniquen necesitan entender el mismo idioma, por lo que se establece un Protocolo (reglas) estándar de comunicación: el PROTOCOLO TCP/IP TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Se trata del lenguaje que utiliza cualquier plataforma de ordenadores en Internet para enviar y recibir la información. Por eso se toma como estándar. PROTOCOLO TCP / IP Es el que divide la información en paquetes y el que las vuelve a unir en su orden adecuado cuando van llegando a su destino. Es el responsable de identificar cada uno de estos paquetes de información con su dirección apropiada. 36
Cada ordenador conectado a la red debe disponer de una dirección única para una correcta identificación y efectiva localización. A dicha dirección se la conoce como IP, y se encuentra formada por 4 números de 0 a 255 (xxx) separados por puntos. xxx.xxx.xxx.xxx 0..255 Para que dos equipos pertenezcan a la misma red deben tener una IP con la parte de red igual Máscara de Red Secuencia de 4 números de la misma estructura que la IP, que se utiliza para distinguir qué parte de la IP identifica la red y qué parte a los equipos. Ejemplo: En Redes Clase A la Mascara de red es 255.0.0.0, lo que significa que el primer grupo de bits de la IP es para la red y el resto identifica los equipos 37
Clase A: se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos para que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 16.777.214 de máquinas. Clase B: se asigna los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos últimos para que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 65.534 máquinas. Clase C: se asigna los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el último para que sea asignado a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 254 máquinas. Clase Rango IP Nº Redes Nº Estaciones Máscara de red A 1. 0. 0. 0 127.255.255.255 B 128. 0. 0. 0 191.255.255.255 C 192. 0. 0. 0 223.255.255.255 126 16.777.214 255.0.0.0 16.384 65.534 255.255.0.0 2.097.152 254 255.255.255.0 38
La importancia de los protocolos y cómo se usan para facilitar la comunicación sobre las redes de datos Un protocolo es un conjunto de reglas predeterminadas 39
Protocolos de red Los protocolos de red se usan para permitir que los dispositivos se comuniquen con éxito Conjuntos (suites) de protocolos y estándares de la industria -Un estándar es un proceso o protocolo que ha sido aprobado por la industria del networking y ratificado por una organización de estándares 40
Protocolos de tecnología independiente Muchos tipos diversos de dispositivos pueden comunicarse usando el mismo conjunto de protocolos. Esto es porque los protocolos especifican funcionalidad de la red. 41
Beneficios de usar un modelo en capas - ayuda en el diseño del protocolo - los cambios en una capa no afectan a las otras capas - proporciona un lenguaje común 42
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Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estándar abierto de Internet desde el punto de vista histórico y técnico es el Protocolo de control de transmisión/protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz. El modelo TCP/IP tiene importancia histórica, al igual que las normas que permitieron el desarrollo de la industria telefónica, de energía eléctrica, el ferrocarril, la televisión y las industrias de vídeos. 50
Su propósito es enviar paquetes origen desde cualquier red en la internetwork y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que recorrieron para llegar hasta allí. Se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otro enlace físico. Maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo Se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores. 51
El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear. Para brindar un ejemplo más amplio, supongamos que el mundo está en estado de guerra, atravesado en todas direcciones por distintos tipos de conexiones: cables, microondas, fibras ópticas y enlaces satelitales. Imaginemos entonces que se necesita que fluya la información o los datos (organizados en forma de paquetes), independientemente de la condición de cualquier nodo o red en particular de la internetwork (que en este caso podrían haber sido destruidos por la guerra). El DoD desea que sus paquetes lleguen a destino siempre, bajo cualquier condición, desde un punto determinado hasta cualquier otro. Este problema de diseño de difícil solución fue lo que llevó a la creación del modelo TCP/IP, que desde entonces se transformó en el estándar a partir del cual se desarrolló Internet. El modelo TCP/IP tiene cuatro capas: la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de Internet y la capa de acceso de red. Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismo nombre que las capas del modelo OSI. No se deben confundir las capas de los dos modelos, porque la capa de aplicación tiene diferentes funciones en cada modelo. 52
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Este gráfico ilustra algunos de los protocolos comunes especificados por el modelo de referencia TCP/IP. En la capa de aplicación, aparecen distintas tareas de red. FTP: File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivos) HTTP: Hypertext Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de hipertexto) SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de correo simple) DNS: Domain Name System (Sistema de nombres de dominio) TFTP: Trivial File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivo trivial) El modelo TCP/IP enfatiza la máxima flexibilidad, en la capa de aplicación, para los creadores de software. La capa de transporte involucra dos protocolos: el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de datagrama de usuario (UDP). La capa inferior, la capa de acceso de red, se relaciona con la tecnología específica de LAN o WAN que se utiliza. En el modelo TCP/IP existe solamente un protocolo de red: el protocolo Internet, o IP, independientemente de la aplicación que solicita servicios de red o del protocolo de transporte que se utiliza. Esta es una decisión de diseño deliberada. IP sirve como protocolo universal que permite que cualquier computador en cualquier parte del mundo pueda comunicarse en cualquier momento. 54
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Similitudes Ambos se dividen en capas Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos Ambos tienen capas de transporte y de red similares Se supone que la tecnología es de conmutación por paquetes (no de conmutación por circuito) Los profesionales de networking deben conocer ambos Diferencias TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa. TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, las redes típicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía. 56
gstancanelli@ort.edu.ar 57