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  • 1. Contenido de la Clase 2.2 Ancho de banda • 2.2.1 Importancia del ancho de banda • 2.2.2 El escritorio Clase 04 • 2.2.3 Medición • 2.2.4 Limitaciones • 2.2.5 Tasa de transferencia • 2.2.6 Cálculo de la transferencia de datos Aspectos básicos de networking • 2.2.7 Digital versus analógico Parte 2 de 2 David Chávez Muñoz 2 Contenido de la clase 2.3 Modelos de networking • 2.3.1 Uso de capas para analizar problemas en un flujo de materiales • 2.3.2 Uso de capas para describir la comunicación de 2.2 Ancho de Banda datos • 2.3.3 Modelo OSI • 2.3.4 Las capas del modelo OSI • 2.3.5 Comunicaciones de par a par El ancho de banda es un recurso escaso • 2.3.6 Modelo TCP/IP que debe administrarse eficientemente • 2.3.7 Proceso detallado de encapsulamiento David Chávez Muñoz 3
  • 2. 2.2.1 Importancia del ancho de banda El ancho de banda es finito • Independientemente del medio de la red, existen límites para la capacidad de la red para transportar información. El Ancho de Banda en Redes se define como la cantidad de • El ancho de banda está limitado por las leyes de la física y por las información que puede fluir a través de una conexión de red en un tecnologías empleadas para colocar la información en los medios. período dado. Se suele medir en bps. Ejemplo: • El ancho de banda de un módem convencional está limitado a Cantidad de información alrededor de 56 kpbs por las propiedades físicas de los cables telefónicos de par trenzado y por la tecnología de módems. Ancho de banda = • Las tecnologías DSL utilizan los mismos cables telefónicos de par Período de tiempo trenzado, y sin embargo DSL ofrece un ancho de banda mucho mayor (varios Mbps) • La fibra óptica posee el potencial físico para proporcionar un ancho de El Ancho de Banda en telecomunicaciones en general se define como banda ilimitado pero no se aprovecha en su totalidad por falta de la resta entre las frecuencias máxima y mínima de una señal y se tecnología. mide en Hz BW = fmax – fmin David Chávez Muñoz 5 David Chávez Muñoz 6 El ancho de banda es clave para el rendimiento El ancho de banda no es gratuito de una red • Para una red de área local (LAN) es posible adquirir • Se debe comprender el fuerte impacto del ancho de banda equipos de un ancho de banda casi ilimitado durante un y la tasa de transferencia en el rendimiento y el diseño de período extendido de tiempo. la red. • Para conexiones de red de área amplia (WAN), casi • La información fluye en una cadena de bits de un siempre hay que rentar el ancho de banda de un computador a otro en todo el mundo. proveedor de servicios. • Estos bits representan enormes cantidades de información • En ambos casos, un administrador de red necesita tomar que fluyen de ida y de vuelta a través del planeta en las decisiones correctas con respecto al tipo de equipo y segundos, o menos. servicios que debe adquirir. • En cierto sentido, puede ser correcto afirmar que la Internet es puro ancho de banda. David Chávez Muñoz 7 David Chávez Muñoz 8
  • 3. La demanda por ancho de banda no deja de crecer 2.2.2 El ancho de banda • Tan pronto como se tienen nuevas tecnologías e infraestructuras de red para brindar mayor ancho de banda, se crean nuevas aplicaciones que aprovechan esa mayor capacidad. • La entrega de contenidos multimedia a través de la red, incluyendo video y audio, requiere de mucho ancho de banda. • Los sistemas VoIP en lugar de los tradicionales sistemas de voz contribuyen a una mayor necesidad de ancho de banda. • Un profesional de networking exitoso debe anticiparse a la necesidad de mayor ancho de banda y actuar en función de eso. David Chávez Muñoz 9 David Chávez Muñoz 10 El ancho de banda 2.2.3 Medición • Conexión gigabit ethernet 1Gbps • conexión T1 a 1.544Mbps • conexión T3 a 45Mbps • Cable submarino (fibra monomodo) 1.4 Tbps David Chávez Muñoz 11 David Chávez Muñoz 12
  • 4. 2.2.4 Limitaciones Servicios y anchos de banda WAN • Anchos de banda y distancias máximas David Chávez Muñoz 13 David Chávez Muñoz 14 Ancho de banda y limitaciones Ancho de banda y limitaciones • El ancho de banda varía según el tipo de medio, además Ejemplo de las tecnologías LAN y WAN utilizadas. • La física de los cables de cobre de par trenzado no blindados (UTP- Unshielded twisted pair) establece el límite teórico del ancho de banda • La física de los medios fundamenta algunas de las en más de un gigabit por segundo (Gbps). diferencias. • Las diferencias físicas en las formas en que se transmiten • Sin embargo, en la realidad, el ancho de banda queda determinado las señales son las que generan las limitaciones por el uso de Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, o 1000BASE-TX. fundamentales en la capacidad que posee un medio dado • En otras palabras, el ancho de banda real queda determinado por los para transportar información. métodos de señalización, las tarjetas de interfaz de red (NIC) y los demás equipos de red seleccionados. • Sinembargo, el ancho de banda real de una red queda • Por lo tanto, el ancho de banda no sólo queda determinado por las determinado por una combinación de los medios físicos y limitaciones de los medios las tecnologías seleccionadas para señalizar y detectar señales de red. David Chávez Muñoz 15 David Chávez Muñoz 16
  • 5. 2.2.5 Tasa de transferencia (throughput) La tasa de transferencia • El ancho de banda es la medida de la cantidad de • La tasa de transferencia se refiere a la medida real del información que puede atravesar la red en un período ancho de banda, en un momento dado del día, usando dado de tiempo. rutas de Internet específicas, y al transmitirse un conjunto • Por lo tanto, la cantidad de ancho de banda disponible es específico de datos. un punto crítico de la especificación de la red. • Desafortunadamente, por varios motivos, la tasa de • Una LAN se podría construir para 1 Gbps en cada transferencia a menudo es mucho menor que el ancho de estación de trabajo individual, pero esto no significa que banda digital máximo posible del medio utilizado cada usuario pueda realmente mover 1000 megabits de datos a través de la red por cada segundo de uso. • Esto sólo podría suceder bajo las circunstancias más ideales. El concepto de tasa de transferencia nos ayudará a entender el motivo. David Chávez Muñoz 17 David Chávez Muñoz 18 Factores que determinan la tasa de transferencia 2.2.6 Cálculo de la transferencia de datos • Dispositivos de internetworking • Tipo de datos que se transfieren • Topología de la red • Cantidad de usuarios en la red • Computador del usuario • Computador servidor • Estado de la alimentación David Chávez Muñoz 19 David Chávez Muñoz 20
  • 6. Ejemplo • Calcular el tiempo que toma hacer una descarga (download) de un archivo de 100 MB (mega bytes) desde un servidor conectado a una PC a través de un enlace 100BaseTX usando el protocolo SSH. 2.3 Modelos de networking • S=100 x 1’048,576 x 8 bits = 838’860,800 bits • BW = 100 Mbps • P= 34 Mbps (consecuencia del encapsulamiento de los Para describir la comunicación entre dos computadores paquetes) =34 000 000 bps se utiliza el concepto de capas (modelo de capas). • T = 838’860,800/ 34 000 000 s = 24.7 s • La mejor descarga tomaría 8.39 s David Chávez Muñoz 21 2.3.1 Uso de capas para analizar problemas en 2.3.2 Uso de capas para describir la un flujo comunicación de datos David Chávez Muñoz 23 David Chávez Muñoz 24
  • 7. Uso de capas para describir la comunicación de datos 2.3.3 Modelo OSI • El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos • La Capa 4 del computador de (OSI) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por origen se comunica con la Capa 4 ISO. del computador de destino. • Las normas y convenciones utilizadas para esta capa reciben el nombre de protocolos de la Capa 4. • El protocolo prepara los datos para ser enviados a través de la red. • Los datos pasan a la siguiente capa, donde otro protocolo realiza otras operaciones. • Cuando el paquete llega a su destino, los protocolos deshacen la construcción del paquete en orden inverso. • Los protocolos para cada capa en el destino vuelven la información a su forma original, para que la aplicación pueda leer los datos correctamente. 7 Capas David Chávez Muñoz 25 David Chávez Muñoz 26 2.3.4 Las capas del modelo OSI Las capas del modelo OSI • El modelo de referencia OSI explica de qué manera los paquetes viajan a través de varias capas a otro dispositivo de una red, aun cuando el remitente y el destinatario poseen diferentes tipos de medios de red. • La división de la red en siete capas permite obtener las siguientes ventajas: – Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de manejar. – Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos por diferentes fabricantes. – Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí. – Evita que los cambios en una capa afecten las otras capas. – Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje David Chávez Muñoz 27 David Chávez Muñoz 28
  • 8. Las capas del modelo OSI Las capas del modelo OSI David Chávez Muñoz 29 David Chávez Muñoz 30 Las capas del modelo OSI 2.3.5 Comunicaciones de par a par • Para que los datos puedan viajar del origen al destino, cada capa en origen debe comunicarse con su capa par en destino (de par-a-par.) David Chávez Muñoz 31 David Chávez Muñoz 32
  • 9. Comunicaciones de par a par Comunicaciones de par a par • Los protocolos de cada capa intercambian información, • Cada capa de comunicación en el computador origen se denominada unidades de datos de protocolo (PDU). comunica con un PDU específico de capa, y con su capa par en el computador destino. • Cada capa depende del servicio de la capa OSI que se subsistema de encuentra debajo. internetwork • Para brindar este servicio, la capa inferior utiliza el encapsulamiento para colocar la PDU de la capa superior en su campo de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e información final que la capa necesite para ejecutar su función. David Chávez Muñoz 33 David Chávez Muñoz 34 Comunicaciones de par a par Comunicaciones de par a par • A medida que los datos se desplazan hacia abajo a través • La capa de red presta un servicio a la capa de transporte y de las capas del modelo OSI, se agregan encabezados e la capa de transporte presenta datos al subsistema de información final adicionales. internetwork. • Después de que las Capas 7, 6 y 5 han agregado su • La tarea de la capa de red consiste en trasladar esos información, la Capa 4 agrega más información. datos a través de la internetwork. • Este agrupamiento de datos, la PDU de la Capa 4, se • Ejecuta esta tarea encapsulando los datos y agregando un denomina segmento. encabezado, con lo que crea un paquete (la PDU de la Capa 3). • Este encabezado contiene la información necesaria para completar la transferencia, como, por ejemplo, las direcciones lógicas origen y destino. David Chávez Muñoz 35 David Chávez Muñoz 36
  • 10. Comunicaciones de par a par Capas del Modelo OSI • La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red encapsulando la información de la capa de red en una trama (la PDU de la Capa 2). • El encabezado de trama contiene la información (por ejemplo, las direcciones físicas) que se requiere para completar las funciones de enlace de datos. • La capa física suministra un servicio a la capa de enlace de datos. • La capa física codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos y ceros (bits, PDU de la capa 1) para su transmisión a través del medio (generalmente un cable). David Chávez Muñoz 37 David Chávez Muñoz 38 2.3.6 Modelo TCP/IP Modelo TCP/IP • El TCP/IP se desarrolló como un estándar abierto. Esto significaba que • El estándar histórico y técnico de la cualquier persona podía usar el TCP/IP. Esto contribuyó a acelerar el desarrollo de TCP/IP como un estándar. Internet es el modelo TCP/IP • Aunque algunas de las capas del modelo TCP/IP tienen el mismo • En un mundo conectado por nombre que las capas del modelo OSI, las capas de ambos modelos diferentes de medios (alambres de no se corresponden de manera exacta. cobre, microondas, fibras ópticas y • Lo más notable es que la capa de aplicación posee funciones enlaces satelitales), se quería que la diferentes en cada modelo. transmisión de paquetes se realizara cada vez que se iniciaba y bajo cualquier circunstancia. • Este difícil problema de diseño dio origen a la creación del modelo TCP/IP. 4 Capas David Chávez Muñoz 39 David Chávez Muñoz 40
  • 11. Modelo TCP/IP Capa de Aplicación • El modelo TCP/IP tiene las siguientes cuatro capas: • Los diseñadores de TCP/IP sintieron que la capa de aplicación debía incluir los detalles de las capas de sesión • Capa de aplicación y presentación OSI. • Capa de transporte • Crearon una capa de aplicación que maneja aspectos de: • representación, • Capa de Internet • codificación y • control de diálogo. • Capa de acceso a la red David Chávez Muñoz 41 David Chávez Muñoz 42 Algunos de los protocolos de capa de aplicación Capa de Transporte • Algunos de los protocolos de capa de aplicación más • La capa de transporte se encarga de la calidad del comúnmente usados incluyen los siguientes: servicio: • Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP) • la confiabilidad • Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP) • el control de flujo y • Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP) • la corrección de errores. • Sistema de denominación de dominios (DNS) • Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la • Protocolo Trivial de Transferencia de Archivos transmisión (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta (TFTP) calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. David Chávez Muñoz 43 David Chávez Muñoz 44
  • 12. Capa de Transporte Protocolos de capa de transporte • TCP es un protocolo orientado a conexión. • Mantiene un diálogo entre el origen y el destino mientras Los protocolos de capa de transporte comunes incluyen: empaqueta la información de la capa de aplicación en • Protocolo para el Control del Transporte (TCP) unidades denominadas segmentos. • Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP) •Orientado a conexión no significa que existe un circuito entre los computadores que se comunican. •Significa que segmentos de la Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período David Chávez Muñoz 45 David Chávez Muñoz 46 La capa Internet Protocolos de la capa Internet • El propósito de la capa Internet es dividir los segmentos El protocolo principal de la capa Internet es: TCP en paquetes y enviarlos desde cualquier red. • Protocolo Internet (IP) • Los paquetes llegan a la red de destino independientemente de la ruta que utilizaron para llegar allí. • El protocolo específico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP). En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes. • La relación entre IP y TCP es importante. Se puede pensar en el IP como el que indica el camino a los paquetes, en tanto que el TCP brinda un transporte seguro. David Chávez Muñoz 47 David Chávez Muñoz 48
  • 13. Capa de acceso de red Importancia del protocolo IP • El nombre de la capa de acceso de red es muy amplio y se • Independientemente de los servicios de aplicación de red presta a confusión. que se brinden y del protocolo de transferencia que se • También se conoce como la capa de host a red. utilice, existe un solo protocolo de Internet: IP. • Esta capa guarda relación con todos los componentes, • Esta es una decisión de diseño deliberada. tanto físicos como lógicos, necesarios para lograr un enlace físico. • IP sirve como protocolo universal que permite que cualquier computador en cualquier parte del mundo pueda • Incluye los detalles de tecnología de networking, y todos comunicarse en cualquier momento los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. David Chávez Muñoz 49 David Chávez Muñoz 50 Varios protocolos de TCP/IP Comparación modelo OSI vs modelo TCP/IP • Comparando el modelo OSI con TCP/IP, surgen algunas similitudes y diferencias. David Chávez Muñoz 51 David Chávez Muñoz 52
  • 14. Similitudes Diferencias • Ambos se dividen en capas. • TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación • Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen y de sesión en la capa de aplicación. servicios muy distintos. • TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa • Ambos tienen capas de transporte y de red similares. física del modelo OSI en la capa de acceso de red. • Ambos modelos deben ser conocidos por los profesionales • TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas. de networking. • Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los • Ambos suponen que se conmutan paquetes. Esto significa cuales se desarrolló la Internet, de modo que la que los paquetes individuales pueden usar rutas diferentes credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a para llegar al mismo destino. Esto se contrasta con las redes sus protocolos. En comparación, las redes no se conmutadas por circuito, en las que todos los paquetes toman la misma ruta. desarrollan a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía. David Chávez Muñoz 53 David Chávez Muñoz 54 La posición de Cisco Networking Academy La posición de los profesionales del networking • Aunque los protocolos TCP/IP representan los estándares • Los profesionales tienen distintas opiniones con respecto en base a los cuales se ha desarrollado la Internet, este al modelo que se debe usar. currículum utiliza el modelo OSI por los siguientes motivos: • Es necesario familiarizarse con ambos. • Es un estándar genérico, independiente de los • Algunas precisiones: protocolos. • Se utilizará el modelo OSI para describir protocolos • Es más detallado, lo que hace que sea más útil para TCP/IP la enseñanza y el aprendizaje. • TCP se trata como un protocolo de Capa 4 OSI • Al ser más detallado, resulta de mayor utilidad para • IP se trata como un protocolo de Capa 3 OSI el diagnóstico de fallas. • Ethernet se trata como una tecnología de Capa 2 y Capa 1 David Chávez Muñoz 55 David Chávez Muñoz 56
  • 15. Se utilizará el modelo OSI para describir 2.3.7 Proceso detallado de encapsulamiento protocolos TCP/IP • La información que se envía a través de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento. • El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información. David Chávez Muñoz 57 David Chávez Muñoz 58 Proceso detallado de encapsulamiento cinco pasos para encapsular los datos 1. Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork. 2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable. 3. Agregar la dirección de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada. David Chávez Muñoz 59 David Chávez Muñoz 60
  • 16. cinco pasos para encapsular los datos cinco pasos para encapsular los datos 1. Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo. 2. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio.. El medio en la internetwork física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota. David Chávez Muñoz 61 David Chávez Muñoz 62