Unidad ii  arquitectura redes locales - i
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Unidad ii  arquitectura redes locales - i Unidad ii arquitectura redes locales - i Presentation Transcript

  • Prof. Willliam Polanco
  • Las redes de área local (LAN) son redes de comunicaciones de datos privadas, que usan canales de comunicaciones digitales de alta velocidad, para la interconexión de computadoras y equipos relacionados en una área geográfica limitada.  Son aquellas que se utilizan en nuestra empresa.  Son redes pequeñas, entendiendo como pequeñas las redes de una oficina, de un edificio.  Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto.
  •  Su aplicación más extendida es la interconexión de Computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones.  El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información. Las LANs pueden usar la fibra óptica, el cable coaxial, el cable par trenzado o la Radio Frecuencia para transmitir y recibir señales de datos.
  • Características: Alcance: el área de conexión se extiende desde unos metros a pocos kilómetros (entre 10 metros a 1 kilómetro). Las estaciones están cercas entre sí. Propiedad privada: la instalación de la red, tanto el cableado como todo el software de gestión, suele ser realizado para un uso exclusivo de la propia empresa; quizás un consorcio, oficinas, colegios y empresas pequeñas. Fiabilidad: debido a la calidad de los medios de transmisión y a la poca distancia de las comunicaciones en las LAN, las tasas de error suelen ser muy bajas y los chequeos de error suelen ser poco complejos.
  • Características: Conectividad: las LAN ofrecen, por lo general, la posibilidad de conectarse con otras LAN o WAN a través de canales públicos de comunicación. Compartición de Recursos: algunos dispositivos pueden ser utilizados por varias estaciones de trabajo, con el consiguiente ahorro de inversión. Velocidad de Transmisión: las velocidades suelen ser muy elevadas, entre 10 y 1000 Mbps. (Mega bits por segundo).
  • Características: •Tecnología: uso de de broadcast, es decir, aquella en que a un sólo cable sencillo se conectan todas las máquinas. Cable Par Trenzado Cable Coaxial Cable de Fibra Óptica
  • Una Red de Área Local (LAN):
  • Define la organización de los dispositivos de una red LAN. Existen Tres tipos Topología Bus Lineal. Topología Estrella. Topología Anillo. Topologías son Arquitecturas Lógicas.
  • BUS ANILLO ESTRELLA
  • Componentes Físicos:  Dispositivos de Usuario: Servidores, Estaciones de trabajo (PCs, Portátiles), teléfonos, Impresoras.  Dispositivos de Red: Switches / Concentradores (Hub), Repetidores, Puentes, Enrutadores (routers), Puntos de Acceso Inalámbricos.  Medios de Transmisión : Guiados y No Guiados.
  • Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué características posean. El objetivo de la Interconexión de Redes (internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el usuario.
  • Los dispositivos de interconexión de redes sirven para superar las limitaciones físicas de los elementos básicos de una red, extendiendo las topologías de esta. Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de datos, son:  Compartición de recursos dispersos.  Coordinación de tareas de diversos grupos de trabajo.  Reducción de costos, al utilizar recursos de otras redes.  Aumento de la cobertura geográfica.
  • Tarjetas de Red o NIC.  Repeaters o Repetidores.  Hubs o Concentradores.  Bridges o Puentes.  Switches o Conmutadores  Routers o Enrutadores.
  • Una tarjeta de interfaz de red o Network Interface Card (NIC) (también conocida como adaptadora o tarjeta adaptadora) es una placa de circuito instalada en un componente de equipo de Computación, como un PC, por ejemplo, que le permite conectar su PC a una red. Todos los PC necesitan tarjetas de interfaz de red (NIC) para poder utilizarse en operaciones en red. Algunos se venden con la tarjeta NIC incorporada.
  • Cuando escoja una NIC (también conocida como tarjeta adaptadora) para instalar en un PC, debería considerar lo Siguiente: La velocidad de su concentrador, conmutador, o servidor de impresora - Ethernet (10Mbps) , Fast Ethernet (100Mbps) o GigaBit – Ethernet (1000Mbps). El tipo de conexión que necesita - RJ-45 para par trenzado o BNC para cable coaxial. El tipo de conector NIC disponible dentro de su PC-ISA o PCI.
  • El repetidor es un elemento que permite la conexión de dos tramos de red, teniendo como función principal regenerar eléctricamente la señal, para permitir alcanzar distancias mayores manteniendo el mismo nivel de la señal a lo largo de la red.
  • Permiten extender y segmentar el cable de la red.
  •  Regeneran las señales digitales.  Deben colocarse antes de que la atenuación origine la pérdida de datos.  Trabajan en el nivel 1 del modelo OSI: Físico.
  •  No filtra datos ni permite cambiar de estándar de red.  Baratos y fáciles de instalar.  Tiempos de transmisión aumentan.
  • El término concentrador o hub describe la manera en que las conexiones de cableado de cada nodo de una red se centralizan y conectan en un único dispositivo.
  •  Usados como un punto de concentración de red (estrella).  Propagan señales a través de la red (generalmente, carece de inteligencia). Algunas veces llamados: repetidores multipuertos.  No filtran paquetes.  Están provistos de "buffers" extras para evitar perder datos .
  •  Trabaja en el nivel 1 del modelo OSI: Físico.  En el caso de Ethernet, todos los nodos comparten el ancho de banda.
  • En el caso Ethernet, los hubs favorecen las colisiones ocasionando tiempos de respuestas pésimos. CRASH Hub
  • Un puente es un dispositivo de capa 2 ( Modelo OSI) diseñado para conectar dos segmentos LAN. El propósito de un puente es filtrar el tráfico de una LAN, para que el tráfico local siga siendo local, pero permitiendo la conectividad a otras partes (segmentos) de la LAN para enviar el tráfico dirigido a esas otras partes.
  • Más inteligentes que los hub—analiza los paquetes entrantes y los reenvía (o los filtra) basados en la información de direccionamiento (MAC Address), segmenta el tráfico). Mantienen tablas de direccionamiento (MAC Address)
  • Controla la congestión y aisla los enlaces con problemas. 123 126 Bridge 124 127 Hub Hub 125 128 Segment 1 Corporate Intranet Segment 2
  • Pueden ser Locales y Remotos. Pueden conectar redes con diferentes capas de enlace, pero deben ser similares a nivel de las capas de red hacia arriba .
  • Un switch, al igual que un puente, es un dispositivo de capa 2. De hecho, el switch se denomina puente multipuerto, igual que antes cuando llamábamos al hub "repetidor multipuerto". La diferencia entre el hub y el switch es que los switches toman decisiones basándose en las direcciones MAC y los hubs no toman ninguna decisión.
  • Usa la tecnología de bridging para enviar el tráfico entre puertos pero son más rápidos ya que conmutan a nivel de hardware. Provee ancho de banda dedicado para la transmisión de datos entre dos estaciones que estén directamente conectadas a los puertos del switch.
  •  Permite acceso dedicado.  Elimina las colisiones e incrementa la capacidad.  Soporta múltiples conversaciones al mismo tiempo
  • Soportan mayor cantidad de puertos.
  • Trabaja en el nivel 2: Enlace Ethernet Switcheada 10 Switch Ethernet Múltiples dispositivos enviando a la vez Cada Nodo tiene 10 Mbps Backbone
  • 10 Mbps Operación del LAN Switch Interface Stations 1 A B 2 3 4 A C 2 X 1 X 10 Mbps Data desde A Hacia B 4 B Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente.
  • Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es broadcast, multicast, o dirección desconocida. A Interface A B 2 3 4 X X Data from A to B Stations 1 C Data from A to B 10 Mbps 2 4 1 Data from A to B 10 Mbps B
  • Ethernet Hub 10 Un dispositivo enviando a la vez Todos los nodos comparten 10 Mbps Ethernet Switch Backbone Cada nodo tiene 10 Mbps Switched Ethernet 10 Múltiples dispositivos enviando a la vez
  • Es un dispositivo que opera en el Nivel 3: Red del modelo OSI, que retransmite paquetes desde una red a otra y determina el camino más óptimo para retransmitir el tráfico de la red. Los routers son los dispositivos de regulación de tráfico más importantes en las redes grandes. Permiten que prácticamente cualquier tipo de computador se pueda comunicar con otro en cualquier parte del mundo.
  • Localidad Remota Tabla Enrutamiento 192.168.3.0 192.168.1.0 192.168.2.0 Frame Relay Ethernet FDDI Network 192.168.3.0 Frame Relay Site Principal Network 192.168.1.0 Ethernet Network 192.168.2.0 FDDI
  • ¿Donde usar Enrutadores?  Conectividad LAN-a-LAN.  Conectividad LAN-a-WAN.  Acceso Remotos.
  • X C C Y A A Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical B B A Network Data Link Physical B Network Data Link Physical C Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Routers encapsulan y desencapsulan paquetes de data en el proceso de transferencia desde el sistema X al sistema Y.
  • Determinación del Camino 4 1 5 2 8 9 ¿Cual Camino? 3 10 6 7 11 Los Routers encuentran el mejor camino a través de la red o Tablas de Enrutamiento contienen información de las rutas. o Las direcciones de red representan el medio de conexiones de la ruta hacia el destino.
  • Enrutamiento Multiprotocolo Tabla de Enrutamiento IPX 3a.0800.5678.12ab Novell Apple IPX 4b.0800.0121.ab13 IP DEC Token Ring IP 15.16.50.3 AppleTalk 100.110 VAX DECnet 5.8 Token Ring IP 15.16.42.8 AppleTalk 200.167 IP 15.17.132.6 VAX DECnet 10.1
  • Componentes Logicos:  Todos los dispositivos poseen un Sistema Operativo que los maneja y ciertos protocolos de comunicación que les permiten comunicarse (hoy en día: TCP/IP).  Algunos equipos ejecutan aplicaciones servicios a usuarios/equipos clientes. que ofrecen
  • Servidores mas Comunes:       Servidores de archivos Servidores de Base de Datos Servidores Web Servidor de correo Servidor de Aplicaciones Servidor de Autenticación
  • Servidores mas Comunes:       Servidor Proxy Servidor DHCP Servidor DNS Servidor del acceso remoto (RAS) Servidor de impresión (print server) Centrales Telefónicas
  •  Un protocolo es un juegos formal de reglas y convenciones que gobiernan el hecho de cómo las computadoras intercambian información sobre un medio de red. Un protocolo implementa las funciones de una o mas capas del modelo de referencia OSI. Protocolos LAN: operan en las capas física y de enlace de datos del modelo de referencia OSI y definen la comunicación sobre varios medios LAN.
  • El Comité 802, o proyecto 802, del Instituto de Ingenieros en Eléctrica y Electrónica (IEEE) definió los estándares de redes de área local (LAN). La mayoría de los estándares fueron establecidos por el Comité en los 80´s cuando apenas comenzaban a surgir las redes entre computadoras personales. Define estándares para la intercomunicación de productos de distintos fabricantes. Abarca la capa física, la de enlace y algo de la capa de red del modelo OSI.
  • Estándar de Tecnología LAN y El Modelo OSI FDDI 100BaseT Capa OSI IEEE 802.3 Capa física Token Ring/IEEE 802.5 Subcapa MAC IEEE 802.2 Ethernet Capa de enlace de datos Subcapa LLC Especificación de LAN
  •  Control de errores  Control de Flujo  Ensamblado y desemsamblado de tramas  Control de acceso de acuerdo al estándar  Ensamblado y desemsamblado de tramas  Topología  Medio de Transmisión  Velocidad INTERDEPENDENCIA
  •  Control Lógico del Enlace  Control del Acceso al Medio  Topología  Medio de Transmisión  Velocidad
  • IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE 802.1 – Normalización interfaces 802.2 – Control de enlace lógico 802.3 – CSMA / CD (ETHERNET) 802.4 – Token Passing bus 802.5 – Token Passing ring 802.6 – MAN (ciudad) (fibra óptica) 802.7 – Banda ancha 802.8 – FDDI (Fibra óptica) 802.9 – Redes Integradas de Datos y Voz. 802.10 – Seguridad 802.11 – Redes inalámbricas.
  • IEEE 802.12 – Prioridad por demanda IEEE 802.13 – Se ha evitado su uso por superstición IEEE 802.14 – Modems de cable. IEEE 802.15 – WPAN (Bluetooth) IEEE 802.16 - Redes de acceso metropolitanas sin hilos de banda ancha (WIMAX) IEEE 802.18- Grupo de Asesoría Técnica sobre Normativas de Radio IEEE 802.19- Grupo de Asesoría Técnica sobre Coexistencia. IEEE 802.20 - Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.21 - Media Independent Handoff IEEE 802.22 - Wireless Regional Area Network
  • IEEE 802.3 es un estándar que define una familia completa de configuraciones, abarcando diferentes velocidades, codificaciones y cableado, para redes LAN. Basada en ETHERNET (XEROX, DEC e INTEL)  Topologías: Bus y Estrella  Velocidad de Transmisión: 10 Mbps  Método de acceso: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)
  • Estándar Ethernet Fecha Descripción Ethernet experimental 1972 (patentado en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología de bus. Ethernet II (DIX v2.0) 1982 IEEE 802.3 1983 802.3a 1985 802.3b 802.3c 802.3d 802.3e 1985 1985 1987 1987 802.3i 1990 802.3j 1993 802.3u 1995 802.3x 1997 802.3y 1998 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) - La trama tiene un campo de tipo de paquete. El protocolo IP usa este formato de trama sobre cualquier medio. 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Longitud máxima del segmento 500 metros - Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud. 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud máxima del segmento 185 metros 10BROAD36 Especificación de repetidores de 10 Mbit/s FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra óptica entre repetidores. 1BASE5 o StarLAN 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP). Longitud máxima del segmento 100 metros. 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000 metros. 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-negociación de velocidad. Full Duplex (Transmisión y recepción simultáneos) y control de flujo. 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado no blindado(UTP). Longitud máxima del segmento 100 metros
  • Estándar Ethernet Fecha 802.3z 1998 802.3ab 1999 802.3ac 1998 802.3ad 802.3ae IEEE 802.3af 802.3ah 802.3ak 802.3an 2000 2003 2003 2004 2004 2006 en proceso (draft) en proceso (draft) en proceso (draft) en proceso (draft) 802.3ap 802.3aq 802.3ar 802.3as Descripción 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra óptica. 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no blindado Extensión de la trama máxima a 1522 bytes (para permitir las "Q-tag") Las Q-tag incluyen información para 802.1Q VLAN y manejan prioridades según el estandar 802.1p. Agregación de enlaces paralelos. Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR Alimentación sobre Ethernet (PoE). Ethernet en la última milla. 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial. 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuito impreso. 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica multimodo. Gestión de Congestión Extensión de la trama
  • Ethernet es un estándar de facto de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.
  • La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet y IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red. Hoy en día Ethernet se considera el nombre comercial del estándar IEEE 802.3
  • Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos: Velocidad de transmisión Velocidad a la que transmite la tecnología. Tipo de cable Tecnología del nivel físico que usa la tecnología. Longitud máxima Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).
  • Topología Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada). A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnologías más importantes:
  • Velocidad de LAN en Mbps 10 Método de señalización (Banda Base) Base Tipo de medio físico de transmisión 2
  • Tecnología Velocidad de transmisión Tipo de cable Distancia máxima Topología 10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Bus (Conector T) 10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o Switch) 10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o Switch) 100BaseT4 100Mbps Par Trenzado (categoría 3UTP) 100 m Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) 100BaseTX 100Mbps Par Trenzado (categoría 5UTP) 100 m Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) 100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 1000BaseT 1000Mbps 4 pares trenzado (categoría 5UTP) 100 m Estrella. Full Duplex (switch) 1000BaseS X 1000Mbps Fibra óptica (multimodo) 550 m Estrella. Full Duplex (switch) 1000BaseLX 1000Mbps Fibra óptica (monomodo) 5000 m Estrella. Full Duplex (switch) 2000 m No permite el uso de hubs
  • ETHERNET EN ESTRELLA (802.3)
  • ETHERNET (Norma 10BaseT) Configuración de una Red 10BaseT
  • ETHERNET (Norma 10BaseT) Hubs o Concentradores Tarjeta de Red Conector RJ-45 Cable Par Trenzado
  • Extensión del IEEE 802.3 Topología: Estrella y Pto a Pto Velocidad de Transmisión: 100 Mbps Puede negociar la velocidad y el tipo de transmisión (full / half duplex) Método de acceso: CSMA/CD (necesario en half duplex cuando las estaciones se conectan a un hub Ethernet)
  • Un dominio de colisión es un segmento Fisico de una red de computadores donde es posible que los paquetes puedan "colisionar" (interferir) con otros. Estas colisiones se dan particularmente en el protocolo de red Ethernet. Un dominio de difusión o Broadcast es un área lógica en una red LAN en la que cualquier computador conectado a la red puede transmitir directamente a cualquier otro en el dominio sin precisar ningún dispositivo de encaminamiento.
  • Gigabit Ethernet, también conocida como GigaE. Extensión del IEEE 802.3, Conocido como IEEE 802.3z.  Usado con fibra Optica. Topología: Pto a Pto. y Estrella. Velocidad de Transmisión: 1000 Mbps.  Puede negociar la velocidad y el tipo de transmisión (full / half duplex).  Método de acceso: CSMA/CD (necesario en half duplex cuando las estaciones se conectan a un hub Ethernet).  El 802.3ab es un estandar de GigaE para cable UTP categoría 5, 5e o 6 y por supuesto sobre fibra óptica.
  • La migración hacia el Gigabit Ethernet ocurrirá gradualmente. La implementación inicial será en el backbone de las redes LANs existentes. Actualizar los enlaces de Switch a Switch. Los enlaces de 100Mbps entre los switch Fast Ethernet o repetidores pueden ser reemplazados por enlaces de 1.000Mbps, acelerando las comunicaciones entre los Switches del Backbone y permitiendo a los Switches poder soportar un mayor numero de segmentos Fast Ethernet conmutados y compartidos.
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z)
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z)
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z) Gigabit Ethernet 1000Base-SX Transceivers Gigabit Ethernet Converters Gigabit 1000SX- 1000LX Multi-mode to Single-mode Fiber Media Converter
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z) Gigabit Ethernet Network Adapter 1000BaseSX 32/64-bit PCI Gigabit Ethernet Fiber LAN Adapter with Multi-mode SC Connector 1000BaseT 32/64-bit PCI twisted-pair Gigabit Ethernet LAN Adapter with RJ-45 connector
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z) Puertos Ethernet de 8 Gigabit
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z) Conexión de Fibra hacia los Nodos
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z) Fibra desde los Switches
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z)
  • GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z)