Ing. Edwin R. Lacayo Cruz Esp. Telecomunicaciones. Edwin R Lacayo Cruz 1

Ing. Edwin R. Lacayo Cruz Esp. Telecomunicaciones Edwin R Lacayo Cruz 1

contenidos 1. Introducción a las Redes 2. Medio de Transmisión Guiado (cables) 3. Medio de Transmisión no guiado (Inalámbrico) 4. Principios básico de Conmutación Ethernet y Intranet 5. Protocolos IP 6. Direccionamiento TCP/IP 7. Aplicación Edwin R Lacayo Cruz 2 Redes de Interconexión

Unidad 4 Principios básico de Conmutación Ethernet y Intranet-Capa de enlace. LAN Physical Media Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 3

Qué es Ethernet? Ethernet no es una tecnología sino una familia de tecnologías LAN que se pueden entender mejor utilizando el modelo de referencia OSI. El éxito de Ethernet se debe a los siguientes factores: Sencillez y facilidad de mantenimiento. Capacidad para incorporar nuevas tecnologías. Confiabilidad Bajo costo de instalación y de actualización. Las velocidades de Ethernet pueden ser de 10, 100, 1000 ó 10000 Mbps Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 4

802.1 Aspectos comunes: da una introducción al conjunto de normas y define las primitivas de interfaz, para interconexión de redes, puentes, gestión, redes locales virtuales, etc. (802.1d: puentes transparentes, 802.1g: puentes remotos, 802.1p: Filtrado por clase de tráfico (Calidad de Servicio), 802.1q: Redes locales virtuales (VLANs) 802.2, Describe la parte superior de la capa de enlace que utiliza Logical Link Control (LLC). En hibernación e inactivo 802.3, Describe la norma de Redes CSMA/CD (Ethernet), 802.3u: Fast Ethernet, 802.3x. Ethernet Full dúplex y control de flujo, 802.3z: Gigabit Ethernet, 802.3ab: Gigabit, Ethernet en cable UTP-5, 802.3ae: 10 Gigabit Ethernet 802.4, Redes Token-Passing Bus. En hibernación e inactivo 802.5, Redes Token Ring 802.6, Describe las Redes de área metropolitana MAN DQDB (Distributed Queue Dual Bus). En hibernación e inactivo 802.7, Grupo asesor en redes de banda ancha. En hibernación e inactivo. 802.8, Grupo asesor en tecnologías de fibra óptica 802.9, Redes de servicios Integrados para voz y datos (Iso-Ethernet). En hibernación e inactivo 802.10, Seguridad en estándares IEEE 802. En hibernación e inactivo. 802.11, WLAN (Wireless LANs) 802.12, Redes de prioridad bajo demanda (100VG-AnyLAN). En hibernación e inactivo 802.14, Redes de TV por cable, pendiente de ratificación. Disuelto. 802.15, WPAN (Wireless Personal Area Network) 802.16, BWA (Broadband Wireless Access) Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 5

Ethernet 10BASE-2 10BASE-5 10BASE-T 10BASE-F 10BASE-TX 10BASE-FX 10BASE-T4 10BASE-T 10BASE-CX Data Link Layer IEEE 802.2 Physical Layer DIX Standard 802.3 Specifications for 10-Mbps Ethernet 802.3u Specifications for 100-Mbps (Fast) Ethernet 802.3u Specifications for 1000-Mbps (Gigabit) Ethernet Implementaciones de la capa física puede variar. Algunas implementaciones de apoyo de múltiples medios físicos. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 6

Ethernet 10 BASE-T Positions Provides connectivity between the end-user device and the user-level switch. Fast Ethernet Position Gives high-performance PC workstations 100 Mpbs access to the servers. Gigabit Ethernet Position Provides connectivity between end user and workgroup. Provides connectivity from the workgroup to backbone. Provides connectivity from the server block to the backbone layer. Provides inter-switch connectivity. Provides backbone and inter-switch connectivity. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 7

10 BASE-2 10 BASE-5 10 BASE-T 100 BASE-TX 100 BAS-FX 1000 BASE-CX 1000 BASE-T 1000 BASE-SX 1000 BASE-LX Media 50-ohm coaxial (Thinnet) 50-ohm coaxial (Thicknet) EIA/TIA Category 3, 4, 5 UTP 2 pair EIA/TIA Category 5 UTP 2 pair 62.5/125 micro multimode fiber STP EIA/TIA Category 5 UTP 4 pair 62.5/50 micro multimode fiber 9 micron singlemode fiber Maximum Segment Length 185 m (606.94 ft) Bus 500 m (1640.4 ft) Bus 100 m (328 ft) Star 100 m (328 ft) Star 400 m (1312.3 ft) Point to Point 25 m (82 ft) 100 m (328 ft) 260 m (853 ft) 3-10 km (1.86-6.2 miles) Topology Connector Attachment unit interface (AUI) AUI ISO 8877 (RJ-45) ISO 8877 (RJ-45) Duplex media interface connector (MIC) ST ISO 8877 (RJ-45) ISO 8877 (RJ-45) Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 8

La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones. La Capa 2 se ocupa de estas limitaciones en subcapa. La subcapa MAC trata los componentes físicos que se utilizarán para comunicar la información. La subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) sigue siendo relativamente independiente del equipo físico que se utiliza en el proceso de comunicación. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 9

El entramado ayuda a obtener información esencial de bits codificadas El entramado es el proceso de encapsulamiento de la Capa 2. Los diagramas de formato de trama muestran distintas agrupaciones de bits (campos), que ejecutan otras funciones. Los nombres de los campos son los siguientes: Campo de inicio de trama Campo de dirección Campos de longitud/tipo Campo de datos Campo de secuencia de verificación de trama Todas las tramas contienen información de denominación como, por ejemplo, el nombre del computador origen (dirección MAC) y el nombre del computador destino (dirección MAC). Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 10

La razón del envío de tramas es hacer que los datos de las capas superiores, especialmente los datos de aplicación del usuario, lleguen desde el origen hasta el destino. El paquete de datos incluye el mensaje a ser enviado, o los datos de aplicación del usuario. Puede resultar necesario agregar bytes de relleno de modo que las tramas tengan una longitud mínima para los fines de temporización. Los bytes de control de enlace lógico (LLC) también se incluyen en el campo de datos de las tramas del estándar IEEE. La subcapa LLC toma los datos de protocolo de la red, un paquete IP, y agrega información de control para ayudar a entregar ese paquete IP al nodo de destino. La Capa 2 se comunica con las capas de nivel superior a través de LLC. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 11

Definición de CSMA/CD IEEE 802.3 especifica el método de control del medio (MAC) denominado CSMA/CD por las siglas en ingles de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones CSMA/CD opera de la siguiente manera: 1. Una estación que tiene un mensaje para enviar escucha al medio para ver si otra estación está transmitiendo un mensaje. 2. Si el medio esta tranquilo (ninguna otra estación esta transmitiendo), se envía la transmisión. 3. Cuando dos o más estaciones tienen mensajes para enviar, es posible que transmitan casi en el mismo instante, resultando en una colisión en la red. 4. Cuando se produce una colisión, todas las estaciones receptoras ignoran la transmisión confusa. 5. Si un dispositivo de transmisión detecta una colisión, envía una señal de expansión para notificar a todos los dispositivos conectados que ha ocurrido una colisión. 6. Las estaciones transmisoras detienen sus transmisiones tan pronto como detectan la colisión. 7. Cada una de las estaciones transmisoras espera un periodo de tiempo aleatorio e intenta transmitir otra vez. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 12

Trama de transmisión CSMA/CD Se defina a una trama de transmisión como el grupo de bits en un formato particular con un indicador de señal de comienzo de la trama. El formato de la trama permite a los equipos de red reconocer el significado y propósito de algunos bits específicos en la trama. Una trama es generalmente una unidad lógica de transmisión conteniendo información de control para el chequeo de errores y para el direccionamiento. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 13

Un hub o concentrador es un dispositivo pasivo que actúa como el punto de conexión central desde el cual parten los cables de par trenzado hasta los distintos puestos de la red, siguiendo una topología de estrella, procedente de equipo independientes, principalmente PC, servidores e impresora, para formar una red LAN independiente Un switch o conmutador es un hub mejorado: tiene las mismas posibilidades de interconexión que un hub (al igual que un hub, no impone ninguna restricción de acceso entre los ordenadores conectados a sus puertos). Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 14

Puenteo de Capa 2 A medida que se agregan más nodos al segmento físico de Ethernet, aumenta la contención de los medios. Ethernet es un medio compartido, lo que significa que sólo un nodo puede transmitir datos a la vez. Al agregar más nodos, se aumenta la demanda sobre el ancho de banda disponible y se impone una carga adicional sobre los medios. Cuando aumenta el número de nodos en un solo segmento, aumenta la probabilidad de que haya colisiones, y esto causa más retransmisiones. Una solución al problema es dividir un segmento en grande partes y separarlo en dominios de colisión aislados. Para lograr esto, un puente guarda una tabla de direcciones MAC y sus puertos asociados. El puente luego envía o descarta tramas basándose en las entradas de su tabla. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 15

Conmutación a nivel de Capa 2 Por lo general, un puente sólo tiene dos puertos y divide un dominio de colisión en dos partes. Todas las decisiones que toma el puente se basan en un direccionamiento MAC o de Capa 2 y no afectan el direccionamiento lógico o de Capa 3. Así, un puente dividirá el dominio de colisión pero no tiene efecto sobre el dominio lógico o de broadcast. No importa cuántos puentes haya en la red, a menos que haya un dispositivo como por ejemplo un router que funciona en el direccionamiento de Capa 3, toda la red compartirá el mismo espacio de dirección lógica de broadcast. Un puente creará más dominios de colisión pero no agregará dominios de broadcast. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 16

Operación de un switch Un switch construye una tabla de switcheo basada en direcciones MAC para determinar a que puerto se deben enviar los datos. Switchea los datos solo hacia el puerto de salida en el cual el host apropiado se encuentra conectado. Los switches pueden alcanzar altas velocidades de transferencia de datos, al sólo leer la dirección MAC destino y el paquete al que se le debe dar seguimiento el paquete se envia a través del puerto adecuado, o se desecha Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 17

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Cada puerto del switch actua como un puente separado, un micro-puente, proporcionando una microsegmentación. Se consiguen dominios de menor colisión. Conexiones virtuales libres de colisiones entre fuentes y destinos. Total ancho de banda para cada conexión virtual. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 19

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Protocolo de Spanning Tree (árbol de extensión) Cuando varios switch están ubicados en un árbol jerárquico sencillo, es poco probable que ocurran bucles de conmutación. Sin embargo, a menudo las redes conmutadas se diseñan con rutas redundantes para ofrecer más confiabilidad y tolerancia a fallas. Figura Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 22

Los bucles de conmutación pueden ocurrir ya sea por diseño o por accidente, y pueden llevar tormentas de broadcast que rápidamente abrumen la red. Para contrarrestar la posibilidad de bucles, se proporcionan switches con un protocolo basado en los estándares llamado protocolo de spanning tree (Spanning Tree Protocol, STP). Cada switch en una LAN que usa STP envía un mensaje especial llamado unidades de datos del protocolo puente (Bridge Protocol Data Unit, BPDU) desde todos sus puertos para que los otros switches sepan de su existencia y elijan un puente raíz para la red. Los switches entonces usan un algoritmo spanningtree (Spanning Tree Algorithm, STA) para resolver y desconectar las rutas redundantes. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 23

Virtual LAN Como vemos en la configuración de la red local compuesta por centros (hubs) jerárquica, cada grupo de trabajo - por ejemplo, dentro de una oficina o departamento - pueden estar físicamente separados de los demás grupos de trabajo. El total de LAN es conocida en la práctica como una LAN o VLAN y la norma se define en el IEEE 802.1Q. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 24

VLAN: Virtual LAN Segmentar lógicamente la red en grupos virtuales, a partir de sus conexiones físicas. El concepto de VLAN resuelve las limitantes de los switches sin tener que volver a depender de los ruteadores. Las Redes Virtuales permiten que los switches delimiten dominios de broadcast especificos a ciertos puertos. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 25

Manufactura PISO 3 Ingenieria Contabilidad PISO 2 PISO 1 Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 26

Edificio 1 Edificio 2 Edificio 3 VLAN Administración Backbone Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 27

IEEE802.1Q El enfoque adoptado con el estándar VLAN, fue la introducción de un nuevo marco de formato (Frame format) El nuevo marco de formato - junto con las descripciones de los distintos ámbitos - se muestra en la Figura 59. Tiene dos nuevos campos de 2 bytes. Tras el origen y el destino de los campos de dirección MAC es el actual tipo / longitud del campo. Esto está establecido en 8100Hex y, puesto que es mayor que 1500, que se interpreta como un tipo de valor y 8100Hex indica el protocolo VLAN ID. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 28

Figura 3.3 Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 29

Interworking Los problemas surgen cuando la interconexión entre las estaciones de IEEE802.1Q cumplen / centros / interruptores y uno o varios dispositivos, ya que este último no tienen ningún conocimiento de VLAN identificadores. Por ejemplo, supongamos que los cuatro centros de conexiones en el ejemplo de configuración de red se muestra en la Figura 60 se respeta las normas y todas las estaciones han legado NIC. Redes de Interconexión Edwin R Lacayo Cruz 30

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1 Explicar el significado de los siguientes términos relativas a la CSMA / CD medio de control de acceso método: (i), de acceso múltiple, (ii) el modo de radiodifusión, (iii) la colisión, (iv) la compañía aérea sentido. 2 Estado de la utilización de un atasco con la secuencia CSMA / CD MAC método y explicar por qué una truncado proceso exponencial binario se utiliza. Explicar el funcionamiento de este proceso.

3 Explique el origen de la configuración como centro ahora se utiliza para Ethernet LAN. Además, con la ayuda de un diagrama, explicar la forma en que la emisión modo de operación se consigue. 4 Dos UTP centros a los que los usuarios se adjunta cada conectado a un tercer centro de cable de fibra óptica con el fin de acceder a una servidor que se adjunta a la del tercer eje. Derivar la longitud máxima de cable de fibra óptica que pueden ser utilizados. 5 Con la ayuda de la imagen se muestra en el formato Figura 3.3 (a), explique: (i), el reloj utiliza el método de codificación y la forma en que el inicio de un nuevo marco que se detecte, (ii) la forma en que cada estación que recibe un marco determina a partir de la dirección de destino si el marco de contenido están destinados para ello. (iii) la utilización del tipo / longitud del campo

6 Explicar el significado y el uso de: (i) un intervalo entre, (ii) un backoff límite, (iii) un intento de limitar. Por lo tanto, con la ayuda de diagramas de flujo, describir transmitir y recibir los procedimientos seguidos por el CSMA / CD sublayer MAC. 7 Cómo es un puente diferente de un repetidor? Cuáles son las ventajas y desventajas de cada uno? 8 Con la ayuda de la arquitectura se muestra el puente en la Figura 3.7 (a), explicar el funcionamiento de un puente entre ellos el significado de los términos: (i) de modo promiscuo, (ii) la transmisión de datos, (iii) el puente de aprendizaje.

9 Con la ayuda de la Figura 3.7 (b) explicar cómo los entradas en la transmisión de dos bases de datos suponiendo que se construye el siguiente mensaje intercambios: 1 a / a partir del 3, 1 a / desde 10, 2 a / de 4, 2 a / desde 13. 10 Con la ayuda de un diagrama, se describe cómo un centro repetidor, y un módem de banda ancha pueden ser utilizado por un solo sitio las pequeñas empresas para proporcionar los servicios centrales en el lugar y el acceso a la Internet. 11 Con la ayuda de un diagrama, se describe cómo un solo sitio de las grandes empresas pueden proporcionar central servicios en el lugar y el acceso a Internet utilizando sólo los centros repetidores. Estado de las limitaciones de este enfoque.

12 Explicar cómo aprende un cambio de centro el conjunto de Direcciones MAC que pertenecen a cada uno de sus puertos. 13 Describa cómo un corte a través de centro de conmutación difiere de una de almacenamiento y reenvío de conmutación concentrador. 14 Explicar los beneficios de una red LAN virtual (VLAN) estado y su principal desventaja. 15 En el marco de formato para VLAN es un nuevo campo presente en el marco de cabecera compuesta por tres sub campos. Explicar el papel de cada sub campo. 16 Utilizando el ejemplo se muestra en la Figura 3.16, explicar el marco de un procedimiento de transmisión VLAN. Identificar claramente el papel de la VLAN identificador y el procedimiento de aprendizaje asociadas con esto.

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