UNIVERSIDAD METROPOLITANA
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                  Estudios de Postg...
Redes

    Las redes representan “una nueva revolución
    industrial”
        La Internet es una “revolución dentro de la...
Arquitecturas de red

    La arquitectura de una red puede ser concebida
    desde el punto de vista de su funcionalidad (...
Arquitectura de Redes de acuerdo a
                 su funcionalidad
    Redes “peer to peer”
        Este concepto implic...
Arquitectura de Redes de acuerdo a
                 su funcionalidad
    Intranets, Extranets
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                   su topología
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Arquitectura de Redes de acuerdo a
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Protocolos

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    un conjunto de reglas que
    permite la comunicación
    efectiva entre...
Protocolos

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Protocolos

    Los protocolos necesitan de mecanismos para
    identificar unívocamente a los dispositivos de la red
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Protocolos de Bajo Nivel

    CSMA/CD
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Protocolos de Bajo Nivel

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        Capa 2 del Modelo OSI
        Conmuta Tramas
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Normas de Transmisión

    Un protocolo de bajo nivel no está completo (no se
    puede poner en marcha) sin una capa físi...
Normas de Transmisión

    Las normas de transmisión normalmente contemplan
        Interfaces mecánicas
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Agenda

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    Red                                        Re...
La distancia y las redes

    Eso implica que (para un medio de transmisión dado):
        Velocidad * Distancia = Constan...
Clasificación de redes

    En función de lo anterior, la bibliografía clásica
    clasifica las redes en:
        LAN
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Clasificación de redes

    ¿Y qué pasa con aplicaciones como la comunicación
    entre un microondas y la nevera, o como ...
Clasificación de redes

    En consecuencia, modernamente se está hablando
    de:
        PAN
        LAN
        MAN
   ...
La ubicuidad

    Un usuario ubicuo puede ser
        Una persona (telecommuter
        tal vez) con un dispositivo
      ...
La estandarización

    “Lo maravilloso de los estándares es que hay
    muchísimos para escoger”
        Andrew Tannenbau...
La estandarización

                                                                           ISO es muy importante por e...
Redes Locales

    Las redes locales son las más conocidas y difundidas
    de las redes (aunque con el auge de Internet, ...
Redes Locales

    El mercado ha hecho que muchas de las LAN
    originales desaparezcan en términos de LAN’s con
    mejo...
Redes Locales (cableadas)
                disponibles comercialmente
    Ethernet
        Regla 5-4-3
           Una red s...
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    Ethernet (IEEE 802.3)
           Formato ...
Redes Locales (cableadas)
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    Direccionamiento
        En Ethernet se emplea un...
Redes Locales (cableadas)
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    Direccionamiento
        Nótese que el resultado...
Manejo de Errores

          CRC
              Una forma sencilla de detectar errores es contar si los 1’s de la data son
...
Redes Locales (cableadas)
                disponibles comercialmente
    Fast Ethernet (IEEE 802.3u)
        Velocidad: 10...
Redes Locales (cableadas)
                    disponibles comercialmente
    Fast Ethernet
                               ...
Redes Locales (cableadas)
                    disponibles comercialmente
    Fast Ethernet
        Código de línea NRZI
  ...
Redes Locales (cableadas)
                disponibles comercialmente
    Gigabit Ethernet
        Velocidad: 1,000 Mbps   ...
Redes Locales (cableadas)
                                  disponibles comercialmente
                 Gigabit Ethernet  ...
Redes Locales (cableadas)
                disponibles comercialmente
    Gigabit Ethernet
        GBIC:
        Dispositiv...
Espectro Radioeléctrico y
                  bandas libres de permiso




Redes de Computadoras               71           ...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    WLAN
        Transmisión:
           Spread Spe...
Redes Locales (inalámbricas)
                   disponibles comercialmente
    WLAN
         Frecuencias y velocidades

  ...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    WLAN
        Formato de un paquete IEEE 802.11 ...
Redes Locales (inalámbricas)
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    WLAN
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                                      disponibles comercialmente
                    WLAN
   ...
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    WLAN
        La diferencia entre IEEE 802.11a y...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    WLAN
        Consideraciones de diseño
        ...
Redes Locales (inalámbricas)
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     WLAN
          Consideraciones de diseño
  ...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    BlueTooth
        Nombrada en función de un
   ...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    BlueTooth
        Piconet                      ...
Redes Locales (inalámbricas)
               disponibles comercialmente
    BlueTooth
        Potencia y alcance
          ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Las redes locales necesitan de elementos distintos a
  ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Repetidor
        Si se va a emplear, recordar la regla...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Concentrador
        “Repetidor multipunto”
           ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Puente (bridge)
          Equipo que se encarga de comu...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Conmutador (LAN Switch)




                           ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Conmutador (LAN Switch)
        Un switch se construye ...
VLAN (IEEE 802.1q)

    Una VLAN puede hacerse de varias maneras:
        Por puertos de un concentrador o switch
        ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Enrutador (ruteador) (router)
        Equipo encargado ...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Enrutador (router)
        Para facilitar la tarea, las...
Elementos de conectividad en
                    Redes Locales
    Compuerta (Gateway)
        Equipo que conecta redes to...
Agenda

    Redes y Arquitecturas de              Redes de Área Amplia
    Red                                     Redes d...
Cálculo de Redes Locales

    El cálculo de una red es un
    proceso intrincado, porque
    depende primordialmente de
  ...
Cálculo de Redes Locales

    Velocidad de propagación
        La velocidad de propagación afecta sobre todo a los enlaces...
Cálculo de Redes Locales

    Capacidad de procesamiento
        Los fabricantes de switches y routers deberían suministra...
Cálculo de Redes Locales

    Capacidad de procesamiento para equipos con configuración
    “tope”
                       ...
Cálculo de Redes Locales

    Throughput
        Cantidad de data que se transmite o se puede transmitir
    ¿Cuál es el t...
Práctica 1: Diseño de una red
                         Ethernet
    Calcular el rendimiento teórico máximo de una red
    ...
Redes de Área Metropolitana

    Las Redes Metropolitanas son un reto por cuanto se
    desea atender a gran cantidad de u...
Redes de Área Metropolitana

    Medios y Costos
        Las Redes MAN son un desafío
        en cuanto a costos, porque
 ...
Redes MAN (cableadas)
                disponibles comercialmente
    xDSL
        xDSL es una tecnología “Modem-Like” (muy...
Redes MAN (cableadas)
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  1. 1. UNIVERSIDAD METROPOLITANA Decanato de Postgrado y de Investigaciones Estudios de Postgrado de la Facultad de Ingeniería Gerencia y Tecnología de las Telecomunicaciones Redes de Computadoras Octubre, 2006 Prof. Feliciano Chávez Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 2 Prof. Feliciano Chávez 1
  2. 2. Redes Las redes representan “una nueva revolución industrial” La Internet es una “revolución dentro de la revolución” Feliciano Chávez Redes de Computadoras 3 Prof. Feliciano Chávez Redes Una red se crea para: El intercambio de información y, Para compartir recursos Con el propósito de: Maximizar la productividad y/o Minimizar los costos y/o Obtener ventajas competitivas Redes de Computadoras 4 Prof. Feliciano Chávez 2
  3. 3. Arquitecturas de red La arquitectura de una red puede ser concebida desde el punto de vista de su funcionalidad (software) o desde el punto de vista de su conectividad (hardware) Desde el punto de la funcionalidad se habla de: Redes centralizadas (mainframe) Redes peer to peer Redes cliente/servidor Intranets, Extranets Desde el punto de vista de la conectividad se habla de: Clasificación por distancia velocidad Clasificación por topología Redes de Computadoras 5 Prof. Feliciano Chávez Arquitectura de Redes de acuerdo a su funcionalidad Mainframe Arquitectura originada en los 50 (perfeccionada en los 70) que se resiste a morir En este esquema todo el cómputo se centraliza en “El Computador”, la data se ingresa mediante terminales “tontos” Principales usuarios de mainframes Sector Financiero Gobierno Militares Investigación Redes de Computadoras 6 Prof. Feliciano Chávez 3
  4. 4. Arquitectura de Redes de acuerdo a su funcionalidad Redes “peer to peer” Este concepto implica una red muy versátil La administración normalmente recae en el usuario o en el Dpto. de Administración, o en el Dpto. de Servicios Generales Versatilidad puede degenerar en caos o anarquía sino se administra correctamente No hay un servidor como tal, cualquier máquina ofrece recursos e información a las otras Cualquier máquina hace uso de los recursos de otra Redes de Computadoras 7 Prof. Feliciano Chávez Arquitectura de Redes de acuerdo a su funcionalidad Redes cliente/servidor En estas redes SÍ existe un servidor como tal, y un conjunto de máquinas que se sirven del él Suele haber un error de concepto donde se establece que cualquier red con uno o más servidores es una red cliente/servidor Para que una red sea cliente/servidor debe haber intercambio de información entre servidor y cliente, y procesamiento de la información por ambas partes en concordancia a la capacidad de cada una Cualquier otra configuración es un desperdicio de recursos Redes de Computadoras 8 Prof. Feliciano Chávez 4
  5. 5. Arquitectura de Redes de acuerdo a su funcionalidad Intranets, Extranets Intranet busca un poco dar la funcionalidad y seguridad de un mainframe, pero asociado a la facilidad de uso de un PC Suelen estar basadas en interfaces WEB (html, xml, java, etc.) Redes de Computadoras 9 Prof. Feliciano Chávez Arquitectura de Redes de acuerdo a su topología Las principales topologías de una red son: Malla Bus Anillo Estrella Cada una tiene sus ventajas y desventajas, y por ende, su campo de aplicación Existen muchas redes con topologías combinadas, tales como: Bus-Estrella Anillo-Estrella Estrella-Estrella (árbol) Redes de Computadoras 10 Prof. Feliciano Chávez 5
  6. 6. Arquitectura de Redes de acuerdo a su topología Bus Malla Anillo Estrella Redes de Computadoras 11 Prof. Feliciano Chávez Arquitectura de Redes de acuerdo a su topología Cada una de las topologías mostradas en la lámina anterior tiene sus características implícitas Protocolo (de bajo nivel) o “Método de Acceso” (al medio) Distancias Velocidades En función de lo anterior se habla de: Recursos dedicados (“ancho de banda”* dedicado) Recursos compartidos (“ancho de banda”* compartido) Nota: “ancho de banda”, formalmente hablando, es el rango de frecuencias de una señal. En el coloquio se le emplea como sinónimo de “velocidad binaria” Redes de Computadoras 12 Prof. Feliciano Chávez 6
  7. 7. Arquitectura de Redes de acuerdo a su topología ¿Cuáles serían, a su criterio, redes de recursos dedicados y redes de recursos compartidos? ¿Beneficios? ¿Costos? ¿Tolerancia a fallas? Redes de Computadoras 13 Prof. Feliciano Chávez Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 14 Prof. Feliciano Chávez 7
  8. 8. Protocolos Un protocolo es un lenguaje y un conjunto de reglas que permite la comunicación efectiva entre dos o más dispositivos Redes de Computadoras 15 Prof. Feliciano Chávez Protocolos Aplicación Los protocolos se dan a nivel de las 7 capas del Presentación Modelo de Referencia OSI (Interconexión de Sistemas Sesión Abiertos) Cada capa implica un Transporte complejo arreglo de protocolos para realizar funciones específicas Red Enlace de Datos Físico Redes de Computadoras 16 Prof. Feliciano Chávez 8
  9. 9. Protocolos Aplicación En el mercado se habla de Protocolos de bajo nivel Presentación Protocolos de alto nivel En realidad, se está haciendo Sesión referencia implícita a si un determinado protocolo opera Transporte a nivel de las primeras o de las últimas capas del Modelo Red OSI Enlace de Datos Físico Redes de Computadoras 17 Prof. Feliciano Chávez Protocolos Ejemplos de Protocolos de Ejemplos de Protocolos de Bajo Nivel: Alto Nivel: CSMA/CA (y derivados) XNS CSMA/CD DECnet Token Passing Banyan Vines HDLC LAN Manager SDLC TCP/IP Frame Relay Otros ATM Otros Redes de Computadoras 18 Prof. Feliciano Chávez 9
  10. 10. Protocolos Los protocolos necesitan de mecanismos para identificar unívocamente a los dispositivos de la red En redes punto a punto basta con el número del puerto físico o lógico del enlace En redes punto a multipunto se requiere de una dirección. La cual puede ser: Física (ejemplo MAC Address) Lógica (ejemplo IP Address) Redes de Computadoras 19 Prof. Feliciano Chávez Protocolos de Bajo Nivel CSMA/CA Carrier Sense, Multiple Access / Collision Avoidance Capa 2 Modelo OSI Normalmente empleado en sistemas vía radio (modernamente Wireless tipo WiFi) Funcionamiento: Censar la portadora, porque Múltiples estaciones pueden tener acceso, lo que implica que Puede haber colisiones, lo cual se Trata de prevenir, mediante reservación del canal y Acuse de recibo Redes de Computadoras 20 Prof. Feliciano Chávez 10
  11. 11. Protocolos de Bajo Nivel CSMA/CD Carrier Sense, Multiple Access / Collision Detection Capa 2 Modelo OSI Normalmente empleado en sistemas compartidos vía alámbrica Principalmente Ethernet y sus derivados Funcionamiento: Censar la portadora, porque Múltiples estaciones pueden tener acceso, lo que implica que Puede haber colisiones, lo cual se Puede corregir, notificando de la colisión (jam) y Retransmitiendo la data, después de un período aleatorio Redes de Computadoras 21 Prof. Feliciano Chávez Protocolos de Bajo Nivel Token Passing Paso de Testigo. Solución IBM Capa 2 Modelo OSI Funcionamiento: Las estaciones hablan con sus vecinos al estilo “carrera de relevos” Se emplean testigos para transportar la información El testigo circula por la red en todo momento, sea libre u ocupado con un mensaje La versión original contempla 1 solo testigo por segmento; otras versiones soportan múltiples testigos (Slotted Ring, por ejemplo) Redes de Computadoras 22 Prof. Feliciano Chávez 11
  12. 12. Protocolos de Bajo Nivel Frame Relay Capa 2 del Modelo OSI Conmuta Tramas Una trama es una unidad de información de tamaño variable La conmutación se realiza en función de un campo del encabezado llamado DLCI El DLCI es “el número del circuito” No hay garantía de la Calidad de Servicio Diseñada para datos Puede transmitir voz si se toman ciertas precauciones Se estudiará con detalle más adelante Redes de Computadoras 23 Prof. Feliciano Chávez Protocolos de Bajo Nivel ATM Conmuta celdas Unidades de información pequeñas y de longitud fija (53 octetos) La conmutación se realiza en función de 2 campos del encabezado: VPI VCI Que en conjunto conforman el VPT (circuito) Se diseñó para ser una red multiservicio, de manera que sí hay garantía de la Calidad de Servicio (QoS) Se estudiará con detalle más adelante Redes de Computadoras 24 Prof. Feliciano Chávez 12
  13. 13. Normas de Transmisión Un protocolo de bajo nivel no está completo (no se puede poner en marcha) sin una capa física para el transporte de la información Los estándares a nivel de capa física suelen llamarse “normas” o “recomendaciones” más que “estándares” propiamente dicho Redes de Computadoras 25 Prof. Feliciano Chávez Normas de Transmisión Ejemplos: LAN: MAN: 10Base-5 ADSL, ADSL2, ADSL2+ 10Base-2 WiMAX 10Base-T Otros FOIRL 10Base-F WAN: 100Base-T4 X.21, X.21bis 100Base-F V.24 (RS-232, EIA-232), V.35 100Base-T V.11 (RS-449), V.36 (RS-422) 100Base-TX RS-423, RS-485, RS-530 1000Base-X G.703 1000Base-SX Otros 1000Base-LX Otros Redes de Computadoras 26 Prof. Feliciano Chávez 13
  14. 14. Normas de Transmisión Las normas de transmisión normalmente contemplan Interfaces mecánicas Conectores Tipo de cables Interfaces eléctricas Niveles de tensión para representar las diferentes condiciones Modo de transmisión Balanceado/Desbalanceado Síncrono/Asíncrono/Isócrono Rango de velocidades Interfaces lógicas Señalización Control de flujo Manejo de errores Redes de Computadoras 27 Prof. Feliciano Chávez Ejemplos de normas de Transmisión 10Base-T V.24 Velocidad: 10 Mbps Velocidad: Modulación: 300 bps a 115,200 bps Banda base si es asíncrono Asíncrono 300 bps a 64,000 bps si es síncrono Cable: Par trenzado (UTP) Cable: desbalanceado Conector: RJ-45 (no trenzado) Distancia: 100 m entre Conector: DB-25 (macho equipos para DTE y hembra para DCE) Alternativamente DB-9 Distancia: depende Redes de Computadoras 28 Prof. Feliciano Chávez 14
  15. 15. Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 29 Prof. Feliciano Chávez La distancia y las redes Todo medio de transmisión Llega un punto donde el ruido se eléctrico (radio o cable) está hace comparable a la señal sometido a interferencia (ruido) y Relación señal a ruido a atenuación inaceptable El ruido aumenta con la SNR < X valor (en dB) distancia A partir de ahí, el sistema o La atenuación aumenta con la falla o deja de funcionar distancia d Redes de Computadoras 30 Prof. Feliciano Chávez 15
  16. 16. La distancia y las redes Eso implica que (para un medio de transmisión dado): Velocidad * Distancia = Constante Nota: para la fibra óptica multimodo, el ancho de banda se calcula literalmente según la expresión anterior Redes de Computadoras 31 Prof. Feliciano Chávez La distancia y las redes Para obtener el mejor desempeño posible: Deben desarrollarse medios de transmisión, técnicas de modulación y protocolos apropiados para la distancia a cubrir, Y en consecuencia se gozará de cierta velocidad Redes de Computadoras 32 Prof. Feliciano Chávez 16
  17. 17. Clasificación de redes En función de lo anterior, la bibliografía clásica clasifica las redes en: LAN MAN WAN De hecho, algunos autores (y la mayoría de los técnicos) hablan solamente de: LAN WAN Redes de Computadoras 33 Prof. Feliciano Chávez Clasificación de redes Una LAN es una red de cobertura limitada a unos metros 10000 Oficina 1000 WAN Alta LAN Velocidad (Mpps) Edificio A.V. Velocidad 100 Edificios vecinos MAN 10 LAN LAN Ext. Una MAN es una red de cobertura limitada a una 1 ciudad WAN Tradicional 0.1 Una WAN es una red de cobertura amplia 0.01 0.01 0.1 1 10 100 1000 Ciudades Distancia (Km) Países Redes de Computadoras 34 Prof. Feliciano Chávez 17
  18. 18. Clasificación de redes ¿Y qué pasa con aplicaciones como la comunicación entre un microondas y la nevera, o como la comunicación entre un celular y un PC? ¿Se trata de una LAN? Se ha creado el término PAN Red de Área Personal Comunicación entre electrodomésticos y sistemas de control: DOMÓTICA Comunicación entre dispositivos de comunicación personal Redes de Computadoras 35 Prof. Feliciano Chávez Clasificación de redes ¿Y qué pasa para redes de cobertura mundial, tales como la Internet ó AOL? Se ha creado el término GAN Red de Área global Redes de Computadoras 36 Prof. Feliciano Chávez 18
  19. 19. Clasificación de redes En consecuencia, modernamente se está hablando de: PAN LAN MAN WAN GAN ¿Y qué pasa cuando el usuario es móvil? ¿Qué tipo de red es esa? Se ha acuñado el término “ubicuidad” Redes de Computadoras 37 Prof. Feliciano Chávez La ubicuidad Al final, lo realmente importante no es la tecnología en sí misma, sino nuestra relación con ella Mark Weiser Redes de Computadoras 38 Prof. Feliciano Chávez 19
  20. 20. La ubicuidad Un usuario ubicuo puede ser Una persona (telecommuter tal vez) con un dispositivo móvil Teléfono PDA Laptop Otros Una persona usando un recurso “prestado” Cybercafé PC prestado Otros Redes de Computadoras 39 Prof. Feliciano Chávez La ubicuidad y el diseño La ubicuidad de un usuario representa un desafío en el diseño de redes por los temas relacionados con: Tipo de servicio Calidad de servicio Accesibilidad Seguridad Redes de Computadoras 40 Prof. Feliciano Chávez 20
  21. 21. La estandarización “Lo maravilloso de los estándares es que hay muchísimos para escoger” Andrew Tannenbaum Redes de Computadoras 41 Prof. Feliciano Chávez La estandarización Hay muchas organizaciones de estándares. Entre ellas, las más destacadas dentro del mundo de las telecomunicaciones son (sin ningún orden específico): Mundial: Regional: ISOC ANSI InterNIC ETSI IETF FRF (MPLSForum) ITU ATMF (MPLSForum) ITU-T ISO IEEE Redes de Computadoras 42 Prof. Feliciano Chávez 21
  22. 22. La estandarización ISO es muy importante por el Modelo OSI IETF es muy importante por los RFCs IEEE es muy importante por la familia de estándares 802 802.10: Seguridad 802.1: Perspectiva y Arquitectura 802.2: LLC (Logical Link Control) Subcapa LLC 802.1: Gestión 802.1: Puentes Transparentes Subcapa MAC (Media 802.3: 802.4: 802.5: 802.9: Access 802.6: 802.12: 802.14: 802.15: CSMA/CD Token Token ISO- 802.11: Control) DQDB Demand CATV PANs (Ethernet) Bus Ring Ethernet WLANs Priority Capa Física Redes de Computadoras 43 Prof. Feliciano Chávez Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 44 Prof. Feliciano Chávez 22
  23. 23. Redes Locales Las redes locales son las más conocidas y difundidas de las redes (aunque con el auge de Internet, esto sería discutible) Su cobertura es un área reducida, lo que implica que hay cierta seguridad intrínseca y los niveles de ruido e interferencia no han de ser demasiado altos (salvo el caso de una industria) Redes de Computadoras 45 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales Existen muchos tipos de redes locales (En este momento nos enfocaremos en el hardware y protocolos de bajo nivel) Las más conocidas son: ARCnet Token Ring Ethernet FDDI 100VG-AnyLAN FDDI-II Fast Ethernet WLAN (WiFi) Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet Redes de Computadoras 46 Prof. Feliciano Chávez 23
  24. 24. Redes Locales El mercado ha hecho que muchas de las LAN originales desaparezcan en términos de LAN’s con mejores relaciones de costo/beneficio Ethernet y derivados, básicamente Los derechos de Ethernet son “gratis” Redes de Computadoras 47 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Ethernet Topología (lógica): bus Medio de transmisión: Topología física: bus o Coaxial grueso RG-8 para estrella 10Base-5 Bus para 10Base-2 y Coaxial delgado RG-58 para 10Base-5 10Base-2 Estrella para todas las demás UTP para 10Base-T (10Base-T, 10Base-F, Distancias: 100Base-T, 1000Base-X, 500 m para 10Base-5 etc.) 185 m para 10Base-2 Velocidad: 10Mbps 100 m para 10Base-T Half Duplex Repetidores: Full Duplex (IEEE 802.3x) Regla 5-4-3 Opcional Método de acceso: CSMA/CD Redes de Computadoras 48 Prof. Feliciano Chávez 24
  25. 25. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Ethernet Regla 5-4-3 Una red se puede conformar de 5 segmentos, Interconectados por 4 repetidores, Con solamente 3 segmentos poblados (con PC’s) Esto para minimizar las colisiones y acotar el retardo de transmisión “En mi experiencia personal, he encontrado muchas redes que fallan por incumplir la regla 5-4-3. Menos mal que inventaron los switches” Feliciano Chávez. 1997 Redes de Computadoras 49 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Ethernet Existen 4 versiones: Ethernet Versión experimental Ethernet II IEEE 802.3 (la más empleada) Ethernet SNAP De todas ellas modernamente se usa IEEE 802.3, pero: algunas redes Netware (sobre todo las de versión 2.x y 3.x) todavía emplean Ethernet II, y algunas redes AppleTalk o LocalTalk emplean Ethernet SNAP Redes de Computadoras 50 Prof. Feliciano Chávez 25
  26. 26. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Ethernet (IEEE 802.3) Formato de la trama Tamaño mínimo: 8+14+ 46+4 Bytes Tamaño máximo: 8+14+1500+4 Bytes Ventana de transmisión = 512 bits Retardo inter-paquete: 9.6µs 46-1500 7 1 (2 ó) 6 (2 ó) 6 2 0-1500 0-46 4 Dirección Dirección Preámbulo De De DATA RELLENO CRC (10101010 * 7) Destino Origen Inicio de Trama Longitud del (10101011) campo de Datos Redes de Computadoras 51 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Ethernet Emplea código de línea Manchester Se genera una señal alternada, donde los 0’s y 1’s son representados por flancos de bajada o de subida, respectivamente Redes de Computadoras 52 Prof. Feliciano Chávez 26
  27. 27. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Direccionamiento En Ethernet se emplea una dirección física para la identificación de los nodos de la red: MAC ADDRESS El MAC Address es un número de 6 Bytes que se expresa en hexadecimal Ejemplo: 00-08-0D-85-20-F9 (Recordar que 1 Byte = 2 nibbles = 8 bits) El MAC Address tiene 2 partes: Los 3 primeros Bytes identifican al fabricante de la NIC Los 3 últimos Bytes son un correlativo dentro de cada fabricante Redes de Computadoras 53 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Direccionamiento Como Ethernet es una red punto a multipunto, todas las estaciones escuchan todos los mensajes del segmento al cual están conectadas (CSMA/CD) Para saber si un mensaje es con una determinada estación, ésta hace un AND de la dirección de destino con su MAC Address Si coincide, lo toma y se lo pasa a las capas superiores Si no coincide, lo descarta* *NOTA: existe algo que se llama “modo promiscuo” en el cual la tarjeta toma todos los mensajes (sean para ella o no). Empleado por sniffers y por hackers Redes de Computadoras 54 Prof. Feliciano Chávez 27
  28. 28. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Direccionamiento Nótese que el resultado de un AND puede coincidir con el MAC Address de una determinada estación no necesariamente siendo la dirección de destino igual a la de la susodicha estación Ejemplo: FF-FF-FF-FF-FF-FF AND 00-08-0D-85-20-F9 ------------------------ 00-08-0D-85-20-F9 Redes de Computadoras 55 Prof. Feliciano Chávez Tipos de mensaje En consecuencia, existen tres tipos de mensaje posibles en una red UNICAST 1 -> 1 MULTICAST 1 -> N BROADCAST 1-> oo (en realidad, a todos los que estén conectados en esa red) La gran mayoría de los mensajes son unicast, en algunos casos se emplea multicast, pero existen redes mal diseñadas en donde se hace uso extensivo de los broadcast Redes de Computadoras 56 Prof. Feliciano Chávez 28
  29. 29. Manejo de Errores CRC Una forma sencilla de detectar errores es contar si los 1’s de la data son pares o impares (método de Paridad) El código de redundancia cíclica funciona bajo el mismo concepto de la paridad, sin embargo busca mayor eficiencia del sistema en términos de aprovechamiento del ancho de banda y confiabilidad en la detección de errores Se toman los 1’s y 0’s de los datos a transmitir y se construye un polinomio de grado n donde los coeficientes de la X son los 1’s y 0’s de la data Ese polinomio tiene la siguiente forma: P( X ) = bn X n + bn−1 X n−1 + L + b2 X 2 + b1 X + b0 Redes de Computadoras 57 Prof. Feliciano Chávez Manejo de Errores CRC Posteriormente se divide P(X) entre un Q(X) preestablecido Si P(X) es de grado n y Q(X) es de grado m ¿Qué grado tienen el cuociente y el residuo? En el caso de un E1 se emplea CRC-4 En el caso de Ethernet se emplea CRC-32: Q( X ) = X 32 + X 26 + X 23 + X 22 + X 16 + X 12 + X 11 + X 10 + X 8 + X 7 + X 5 + X 4 + X 2 + X + 1 Redes de Computadoras 58 Prof. Feliciano Chávez 29
  30. 30. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet (IEEE 802.3u) Velocidad: 100 Mbps Tamaño y estructura del Método de acceso: paquete igual que Ethernet CSMA/CD Distancia por segmento: Medio de transmisión: UTP: 100 m entre equipos STP (100Base-TX) Fibra monomodo: 3 Km UTP (100Base-T) (limitado por la norma de Cableado Estructurado, no Fibra óptica por la electrónica) Monomodo Multimodo Fibra multimodo: 2Km (100m para 100Base-FX) Modo de transmisión Half Duplex Repetidores: Full Duplex IEEE 802.3x 1 para 100Base-TX ó (opcional) 100Base-T 3 para 100Base-FX 1 para 100Base-T4 Redes de Computadoras 59 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet Código de línea: Para cobre Para fibra óptica 100Base-TX 100Base-FX 4B5B, y luego 4B5B, y luego MLT-3 NRZI 100Base-T4 8B6T 100Base-T2 PAM 5x5 Redes de Computadoras 60 Prof. Feliciano Chávez 30
  31. 31. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet Input Output Significado Input Output Significado Codificación 4B5B 0000 11110 0 1100 11010 C 0001 01001 1 1101 11011 D 0010 10100 2 1110 11100 E 0011 10101 3 1111 11101 F 0100 01010 4 11111 Idle 0101 01011 5 11000 Start part 1 0110 01110 6 10001 Start part 2 0111 01111 7 01101 End part 1 1000 10010 8 00111 End part 2 Transmit 1001 10011 9 00100 error 1010 10110 A Otros Invalid 1011 10111 B Redes de Computadoras 61 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet Código de línea MLT-3 Es un código de 3 estados En el caso óptico: luz intensa, luz tenue, ausencia de luz En el caso de cobre: +V, 0, -V Un 0 se representa por el no cambio del nivel de la señal Un 1 se representa por un cambio sutil en el nivel de la señal (hacia mayor o hacia menor) -------------------------E-------------------------- -------------------------- 2 ------------------------ 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 Redes de Computadoras 62 Prof. Feliciano Chávez 31
  32. 32. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet Código de línea NRZI La señal permanece en su valor cuando se transmite un 0 y conmuta cuando se transmite un 1 -------------------------E-------------------------- -------------------------- 2 ------------------------ 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 Redes de Computadoras 63 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Fast Ethernet Los tamaños máximo y mínimo del paquete permanecen iguales que Ethernet (para mayor compatibilidad) El retardo inter-paquete disminuye a 1/10 del de Ethernet (es decir, 0.96 µs) Redes de Computadoras 64 Prof. Feliciano Chávez 32
  33. 33. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Gigabit Ethernet Velocidad: 1,000 Mbps Medio de transmisión Topología: estrella (física y Fibra Óptica lógica) Monomodo Multimodo Modo de transmisión: Cobre Full duplex STP Método de acceso: CSMA/CD with UTP carrier extension Modo “ráfaga” y modo “normal” Código de línea: 8B10B Half duplex Repetidores: 1 máximo Método de acceso: CSMA/CD Modo “normal” Redes de Computadoras 65 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Gigabit Ethernet Existen implementaciones comerciales basadas en 2 estándares de la IEEE: IEEE 802.3z 1000Base-X IEEE 802.3ab 1000Base-T Redes de Computadoras 66 Prof. Feliciano Chávez 33
  34. 34. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Gigabit Ethernet Tipo de Fibra Distancia 3000 m usando LASER de 1300 Distancias por segmento Fibra monomodo nm (LX) (núcleo de 9µm) 5000 m usando LASER de 1300 nm (LX) de distancia extendida 300 m usando LASER de 850 nm Fibra multimodo (SX) (núcleo de 62.5µm) 550 m usando LASER de 1300 nm (LX) 550 m usando LASER de 850 nm Fibra multimodo (SX) (núcleo de 50µm) 550 m usando LASER de 1300 nm (LX) Cobre (STP) 25 m (CX) 75 m Cat. 5e (T) Cobre (UTP) 100 m Cat. 6 (T) Redes de Computadoras 67 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Gigabit Ethernet Tamaño máximo del paquete: 8+1518 Bytes Tamaño mínimo del paquete (Full Duplex): 1000Base-X: 8+416 Bytes 1000Base-T: 8+520 Bytes Para lograr estos mínimos se agrega un campo de extensión al final de un paquete IEEE802.3 estándar Retardo inter-paquete: equivalente a 512 bits (extensión de portadora) Ventana de transmisión = 4096 bits 46-1500 7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4 Dirección Dirección Preámbulo De De DATA RELLENO CRC EXT (10101010 * 7) Destino Origen Inicio de Trama Longitud del (10101011) campo de Datos Redes de Computadoras 68 Prof. Feliciano Chávez 34
  35. 35. Redes Locales (cableadas) disponibles comercialmente Gigabit Ethernet GBIC: Dispositivo (transceiver) que convierte las señales entre formato eléctrico y formato óptico Permite a los fabricantes construir equipos Gibabit Ethernet “universales” y luego conectarlos a la red respectiva (1000Base-X o 1000Base-T) mediante los GBICs Son “hot swappable” Redes de Computadoras 69 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) WLAN Originalmente surgió como una extensión de Ethernet, como por ejemplo, para conectar 2 edificios con LAN’s Ethernet Posteriormente contó con su propio estándar: el IEEE802.11 IEEE 802.11: 1 Mbps y 2 Mbps IEEE 802.11b: 11 Mbps y 5.5 Mbps IEEE 802.11a: 54 Mbps IEEE 802.11g: 54 Mbps Compatible con IEEE 802.11b Se hace uso de las bandas “libres de permiso” del espectro radioeléctrico Se emplea “Spread Spectrum” Redes de Computadoras 70 Prof. Feliciano Chávez 35
  36. 36. Espectro Radioeléctrico y bandas libres de permiso Redes de Computadoras 71 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN & WiFi La tecnología permaneció en estado latente muchos años hasta que se agregó la encriptación “Wired Equivalent Privace” (WEP) “Wireless Protected Access” (WPA) Y posteriormente, cuando se logró la interoperabilidad de “vendors” se comenzó a hablar de: “Wireless Fidelity” (WiFi), en lugar de IEEE 802.11b Posteriormente el término se generalizó, y hoy mucha gente habla de WiFi indistintamente de si se trata de IEEE 802.11g/b ó IEEE 802.11a Redes de Computadoras 72 Prof. Feliciano Chávez 36
  37. 37. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Transmisión: Spread Spectrum Método de Acceso: CSMA/CA RTS/CTS modificado Modulación: BPSK QPSK Topología: infraestructura común Redes de Computadoras 73 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Radio de Cobertura: depende de muchos factores Espacio Campo abierto Espacio cerrado Distribución de los Access Points Tipo de antena Ganancia de Potencia Direccionalidad Interferencia Microondas Teléfonos Inalámbricos Equipos Bluetooth Otros Access Points Maquinaria Redes de Computadoras 74 Prof. Feliciano Chávez 37
  38. 38. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Frecuencias y velocidades Norma Frecuencia Modulación Codificación Símbolos por segundo Velocidad IR BPSK Barker Sequence 1 Msps 1 Mbps IEEE 802.11 2.4 GHz FHSS QPSK (11 bits) 2 Msps 2 Mpbs 2.4 GHz DSSS IEEE 2.4 GHz DSSS QPSK CCK (8 bits) 11 Msps ó 5.5 Msps 11 Mpbs ó 5.5 Mbps 802.11b 2.4 GHz HR-DSSS BPSK 6 Mbps ó 9 Mbps 5.15 - 5.25 GHz OFDM IEEE QPSK 12 Mpbs ó 18 Mbps 5.25 - 5.35 GHz OFDM CCK (8 bits) 6 Msps ó 9 Msps 802.11a QAM-16 24 Mbps ó 36 Mbps 5.725 - 5.825 GHz OFDM QAM-64 48 Mbps ó 54 Mbps 1 Mbps ó 2 Mbps 5.5 Mbps ú 11 Mbps 2.4 GHz DSSS QPSK IEEE 11 Msps ó 5.5 Msps 6 Mbps ó 9 Mbps 2.4 GHz HR-DSSS QAM-16 CCK (8 bits) 802.11g 6 Msps ó 9 Msps 12 Mpbs ó 18 Mbps 2.4 GHz OFDM QAM-64 24 Mbps ó 36 Mbps 48 Mbps ó 54 Mbps Redes de Computadoras 75 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Adaptación de la técnica de modulación (y en consecuencia la velocidad de transmisión) en función de la SNR Redes de Computadoras 76 Prof. Feliciano Chávez 38
  39. 39. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Formato de un paquete IEEE 802.11 empleando DSSS Redes de Computadoras 77 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Estructura de una trama inalámbrica Existen 3 tipos: Trama de control (ACK, RTS/CTS, etc.) Trama de gestión Trama de información Redes de Computadoras 78 Prof. Feliciano Chávez 39
  40. 40. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Reparto de frecuencias de IEEE 802.11b: En USA se tienen los canales del 1 al 11 En Europa se tienen los canales del 1 al 13 En Japón se emplea el canal 14 únicamente Redes de Computadoras 79 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Reparto de frecuencias de IEEE 802.11a, y Niveles de potencia permitidos por los entes reguladores Redes de Computadoras 80 Prof. Feliciano Chávez 40
  41. 41. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Reparto de frecuencias de IEEE 802.11a y Niveles de potencia máxima recomendados por la FCC Banda Canal Número Frecuencia Central (MHz) Potencia Máxima Recomendada 36 5180 U-NII Lower Band 40 5200 40mW 5.15GHz-5.25GHz 44 5220 48 5240 52 5260 U-NII Middle Band 56 5280 200mW 5.25GHz-5.35GHz 60 5300 64 5320 149 5745 U-NII Upper Band 153 5765 800mW 5.725GHz-5.825GHz 157 5785 161 5805 Redes de Computadoras 81 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Reparto de frecuencias de IEEE 802.11a y Niveles de potencia máxima recomendados por la FCC 149 157 153 161 800 700 Potencia (mW) 600 500 400 300 52 56 60 64 200 100 36 40 44 48 0 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 Frecuencia (MHz) Redes de Computadoras 82 Prof. Feliciano Chávez 41
  42. 42. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN La diferencia entre IEEE 802.11a y 802.11g no se puede ver como solamente la compatibilidad o no con la base instalada IEEE 802.11b. Es necesario comprender cuál es la capacidad de cada infraestructura en función de cómo se hace uso del ancho de banda: IEEE 802.11b puede manejar hasta 3 redes distintas en el mismo espacio IEEE 802.11a puede manejar hasta 8 redes distintas en el mismo espacio IEEE 802.11g puede manejar hasta 3 redes distintas en el mismo espacio Redes de Computadoras 83 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Alcance Alcance Ambiente Máximo @ 11Mbs Consideraciones de diseño Radio de Cobertura: Planta Externa depende de muchos factores ó Campo abierto 750 ft-1,000 ft 150 ft-350 ft Espacio Abierto Espacio cerrado con Antena Estándar Distribución de los Access Points Tipo de antena Interferencia Oficina En la tabla anexa se ó 250 ft-350 ft 100 ft-150 ft aprecian unos valores Industria Liviana “ideales” Recomendación: Residencial 125 ft-200 ft 60 ft-80 ft Site Survey Redes de Computadoras 84 Prof. Feliciano Chávez 42
  43. 43. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Consideraciones de diseño Radio de cobertura Caso particular: IEEE 802.11b en condiciones típicas de espacio abierto Recomendación: Site Survey Redes de Computadoras 85 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Es importante tener presente que en función de: El empleo de Spread Spectrum La redundancia asociada El cifrado necesario para dar cierta seguridad a la transmisión La velocidad efectiva de transmisión es aproximadamente la mitad de la velocidad nominal Redes de Computadoras 86 Prof. Feliciano Chávez 43
  44. 44. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente WLAN Consideraciones de diseño Nota: Existen equipos “banda dual”, que trabajan en 802.11a y 802.11b Aspecto IEEE 802.11b IEEE 802.11a IEEE 802.11g Cantidad de usuarios por 32 64 64/32 Access Point Cantidad de canales 3 (no solapados) de 11 8 (no solapados) de 12 3 (no solapados) de 11 ~27 Mbps ~40 Mbps throughput ~4.5 Mbps (72Mbps en modo turbo) (27Mbps si hay algún 802.11b) WEP40 WEP40 WEP40 WEP64 Seguridad WEP64 WEP64 WEP128 WEP128 WEP128 WEP152 Redes de Computadoras 87 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) WPAN Estándar IEEE 802.15 Anexos y actualizaciones del estándar IEEE 802.15 802.15.1 (Estándar) Bluetooth™-WPAN™ derivative in Sponsor Ballot 802.15.2 (Recommended Practice) Coexistence MAC & PHY Modeling commenced Draft 802.15.3 (Estándar) (Draft) WPAN-HR, High Rate >20 Mbps commenced Draft 802.15.4 (Estándar) WPAN-LR, Low Rate 2 Kbps to 200 Kbps Publicity Committee Provide MARCOM for above Redes de Computadoras 88 Prof. Feliciano Chávez 44
  45. 45. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente BlueTooth Nombrada en función de un Rey Danés-Vikingo que quería unir toda Europa en el siglo 10 IEEE 802.15.1 Topología: Ad-Hoc No hay access point, todas las máquinas trabajan como repetidoras Piconets Scatternets Frecuencia: Banda 2.4 GHz Redes de Computadoras 89 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente BlueTooth Frecuencias Tamaño máximo del USA y Europa: paquete: Desde 2.402 GHz hasta 2.480 GHz 2745 bits 73 canales de 1 MHz c/u 5 time slots Japón: Desde 2.472 GHz hasta 2.497 GHz Modos de comunicación: 23 canales de 1 MHz c/u SCO (síncrono) Frequency Hopping ACL (asíncrono) 1600 saltos por segundo time slots de 625 µs Redes de Computadoras 90 Prof. Feliciano Chávez 45
  46. 46. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente BlueTooth Piconet Scatternet En una picocelda hay Es una interconexión entre 1 master y los demás son masters de picoceldas para slaves conformar una red más 1 master grande (similar a un sistema Transmite en los celular) time slots pares Máximo 7 slaves activos Máximo 200 slaves inactivos Un master puede tener conexión (SCO de 64 Kbps) con otros hasta otros 3 masters de otras 3 picoceldas Redes de Computadoras 91 Prof. Feliciano Chávez Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente BlueTooth Funcionamiento de una picocelda Redes de Computadoras 92 Prof. Feliciano Chávez 46
  47. 47. Redes Locales (inalámbricas) disponibles comercialmente BlueTooth Potencia y alcance Clase 3 1 mW (0 dBm) 10 m típico Clase 2 2.5 mw (4 dBm) 30 m típico Clase 1 100 mW (20 dBm) 100 m típico Velocidad: 1 Mbps nominal 723 Kbps efectivos (max) 3 Mbps “turbo” 3X <- NUEVO Redes de Computadoras 93 Prof. Feliciano Chávez Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 94 Prof. Feliciano Chávez 47
  48. 48. Elementos de conectividad en Redes Locales Las redes locales necesitan de elementos distintos a los servidores y PC’s para poder intercambiar la información Estos elementos dependen de las características del medio de transmisión Topología (bus, anillo, estrella) Material (aire, coaxial, pares de cobre, fibra) Redes de Computadoras 95 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Repetidor Equipo que se encarga de regenerar las señales para alcanzar mayor distancia Se creo para topología bus, pero se puede emplear en interconexión de estrellas Trabaja a nivel de la capa 1 del Modelo OSI Introduce retardo en la señal debido al procesamiento electrónico asociado Repeater Redes de Computadoras 96 Prof. Feliciano Chávez 48
  49. 49. Elementos de conectividad en Redes Locales Repetidor Si se va a emplear, recordar la regla 5-4-3 Distancias por segmento: 100 m para 10Base-T y 100Base-T 185 m para 10Base-2 500 m para 10Base-5 Fibra: depende Radio: depende Redes de Computadoras 97 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Repetidor Para el caso particular de Fast Ethernet no se habla de regla 5-4-3 sino que se habla de: Repetidores Clase II Su retardo de procesamiento (latencia) es equivalente (o menor) a 92 bits Repetidores Clase I Su retardo de procesamiento (latencia) es equivalente a 140 bits (pero mayor a 92 bits) Redes de Computadoras 98 Prof. Feliciano Chávez 49
  50. 50. Elementos de conectividad en Redes Locales Concentrador “Repetidor multipunto” Trabaja a nivel de la capa 1 del Modelo OSI Permite cablear en estrella, y simular (emular) otra topología lógica Gracias a la electrónica interna, puede detectar fallas en los PC’s o en el cableado y prevenir la caída de la red apagando (particionando) el puerto Redes de Computadoras 99 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Concentrador En el caso particular de Ethernet se llama HUB Si se apilan por cables cruzados, tomar en cuenta regla 5-4-3 Si se apilan por el bus, las limitaciones indicadas por el fabricante En el caso particular de Token Ring se llama MsAU Hub Redes de Computadoras 100 Prof. Feliciano Chávez 50
  51. 51. Elementos de conectividad en Redes Locales Puente (bridge) Equipo que se encarga de comunicar a dos segmentos solamente cuando es necesario Trabaja en función de las direcciones de capa 2 del Modelo OSI Data ... Data Data Data Redes de Computadoras 101 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Conmutador (LAN Switch) Multiport Bridge Trabaja a nivel de la capa 2 del Modelo OSI Construye una tabla de direcciones en función de las MAC Address de los PC’s Cuando no tiene la tabla, o cuando no aparece una cierta MAC Address de destino, recurre a un broadcast para averiguarlo Cuando una MAC Address de destino está registrada en la tabla, procede a retransmitir el paquete únicamente por el puerto que lleva hacia esa MAC Address Esto permite hacer VLAN’s (IEEE 802.1q) Redes de Computadoras 102 Prof. Feliciano Chávez 51
  52. 52. Elementos de conectividad en Redes Locales Conmutador (LAN Switch) D A Switch B C Redes de Computadoras 103 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Conmutador (LAN Switch) Clasificación Store And Forward Almacenan todo el paquete y verifican que no esté dañado antes de conmutarlo “Limpieza” de la comunicación Latencia Cut through Tan pronto reciben el encabezado proceden a conmutar el paquete (sin esperar a recibirlo completo) Velocidad ¿Qué tecnología tenía el switch de la lámina anterior? Redes de Computadoras 104 Prof. Feliciano Chávez 52
  53. 53. Elementos de conectividad en Redes Locales Conmutador (LAN Switch) Un switch se construye en torno a un ASIC, lo que le permite conmutar información a alta velocidad Los hay desde los que conmutan 1 hasta cientos de paquetes a la vez En consecuencia se habla de: Blocking Non blocking (wirespeed) Redes de Computadoras 105 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Ejemplo de Conmutador (LAN Switch) Redes de Computadoras 106 Prof. Feliciano Chávez 53
  54. 54. VLAN (IEEE 802.1q) Una VLAN puede hacerse de varias maneras: Por puertos de un concentrador o switch Por direcciones físicas (ejemplo MAC Address) Por direcciones lógicas (ejemplo IP Address) Switch Redes de Computadoras 107 Prof. Feliciano Chávez VLAN (IEEE 802.1q) Beneficios Seguridad Reducción de las “tormentas de broadcast” Adecuación del throughput por grupos de equipos Se puede complementar con prioridad IEEE 802.1p Switch Redes de Computadoras 108 Prof. Feliciano Chávez 54
  55. 55. Elementos de conectividad en Redes Locales Enrutador (ruteador) (router) Equipo encargado de escoger la mejor ruta entre 2 destinos Trabaja en función de las direcciones de capa 3 del Modelo OSI (por ejemplo direcciones IP) Procesa un paquete a la vez (Esta es la principal diferencia contra un switch de capa 3) Redes de Computadoras 109 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Enrutador (router) Si un enrutador trabaja de manera similar a un switch, aunque con direcciones lógicas en vez de direcciones físicas ¿Cuántas direcciones tendría que aprender para conectarse a Internet? ¿Cuánto tiempo le tomaría? ¿Cada cuánto habría que actualizarlas? Redes de Computadoras 110 Prof. Feliciano Chávez 55
  56. 56. Elementos de conectividad en Redes Locales Enrutador (router) Para facilitar la tarea, las direcciones lógicas vienen con un “código de área” similar al telefónico o al código postal Esto permite reducir enormemente la cantidad de rutas a aprender Redes de Computadoras 111 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Switches capa 3 Son elementos que permiten hacer lo que hace un router, pero bajo la arquitectura (y velocidad) de un switch Otros Switches Existen Switches capa 4 y hasta capa 7, que se emplean para hacer balanceo de carga y/o redundancia en clusters y/o data centers Redes de Computadoras 112 Prof. Feliciano Chávez 56
  57. 57. Elementos de conectividad en Redes Locales Compuerta (Gateway) Equipo que conecta redes totalmente disímiles (no confundir con el “default gateway” de Windows) Funciona desde la capa 1 hasta la capa 7 del Modelo OSI Ejemplos de aplicación: Entrar al banco desde Internet Recargar el saldo del celular Navegar desde el celular por una página cualquiera Redes de Computadoras 113 Prof. Feliciano Chávez Elementos de conectividad en Redes Locales Equipos de conectividad y el Modelo OSI Aplicación Presentación Gateway Sesión Transporte Red Router Capa de Enlace Bridge, Switch Físico Repeater, Concentrator Redes de Computadoras 114 Prof. Feliciano Chávez 57
  58. 58. Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 115 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales ¿Usted alguna vez ha calculado una red? Redes de Computadoras 116 Prof. Feliciano Chávez 58
  59. 59. Cálculo de Redes Locales El cálculo de una red es un proceso intrincado, porque depende primordialmente de las consideraciones (premisas) de diseño Sin embargo existen líneas generales para el cálculo de aspectos puntuales Redes de Computadoras 117 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales Velocidad de Propagación Cobre Fibra La velocidad de propagación El coeficiente de propagación (NVP) normalmente se de la luz viene dado como el expresa como un % de la inverso del índice de velocidad de la luz refracción del núcleo Varía con la frecuencia Valores típicos: Varía entre cables adyacentes Entre 1.47 y 1.51 para fibra Valores típicos: Multimodo SI @ 850 nm Entre 60% y 68% para UTP Cat. 6 Entre 1.46 y 1.47 para fibra y Cat. 5e Non Plenum Monomodo Entre 65% y 72% para UTP Cat. 6 y Cat. 5e Plenum Redes de Computadoras 118 Prof. Feliciano Chávez 59
  60. 60. Cálculo de Redes Locales Velocidad de propagación La velocidad de propagación afecta sobre todo a los enlaces largos (para enlaces cortos puede ser despreciada) En el caso de satélites geoestacionarios (36,000 Km @ 300,000 Km/s) el tiempo de un salto es prácticamente 250ms Sin tomar en cuenta el tiempo de procesamiento Redes de Computadoras 119 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales Latencia Tiempo de espera en la transmisión de información Dentro de un equipo dado Dentro de un segmento de red Dentro de la red Depende de Velocidad de procesamiento de los equipos / Cantidad de procesamiento Velocidad de propagación Buffers Redes de Computadoras 120 Prof. Feliciano Chávez 60
  61. 61. Cálculo de Redes Locales Capacidad de procesamiento Los fabricantes de switches y routers deberían suministrar esos datos Pero realmente pocos lo hacen Redes de Computadoras 121 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales Capacidad de procesamiento para equipos con configuración “tope” Capacidad Marca Modelo Mbps Kpps Ascend GRF 400 ó GRF 1600 16,000 280,000 BCN 700 >1,000 Bay Networks BLN 330 (Nortel Networks) ASN 50 AN 7 Redes de Computadoras 122 Prof. Feliciano Chávez 61
  62. 62. Cálculo de Redes Locales Capacidad de procesamiento para equipos con configuración “tope” Capacidad Marca Modelo Mbps Kpps CRS-1 92,000,000 GSR 80,000 7500 160 >1,000 7200 16 4700 10 Cisco 3620 / 3640 16 2650 37 2620 25 2610 15 2500 3 M160 160,000 Juniper Networks M40 40,000 M20 20,000 Nortel Networks Accelar 15,000 Redes de Computadoras 123 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales Cálculo de capacidad límite de Ethernet Para 1 paquete, su longitud mínima es: (7+1) + (6+6) + 2 + 46 + 4 = 72 Bytes Inter-Packet Gap: 9.6µs ¿Cantidad máxima de paquetes por segundo @ 10 Mbps? ¿Cuántos si se tratase de paquetes de longitud máxima? 7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4 Dirección Dirección Preámbulo (10101010 * 7) De De E.P.A.N. DATA RELLENO CRC EXT Destino Origen Inicio de Trama Longitud del campo (10101011) de Datos Redes de Computadoras 124 Prof. Feliciano Chávez 62
  63. 63. Cálculo de Redes Locales Throughput Cantidad de data que se transmite o se puede transmitir ¿Cuál es el throughput para las 2 longitudes de paquetes extremas de Ethernet @ 10 Mbps? Redes de Computadoras 125 Prof. Feliciano Chávez Cálculo de Redes Locales Tiempo de procesamiento de un switch (ethernet) store & forward Tiene que esperar a recibir todo el paquete para procesarlo Tiempo de procesamiento de un switch (ethernet) cut through Procesa sólo el encabezado: 7+1+6+6+2 = 22 Bytes ¿Cómo impacta el uso de uno u otro en El Delay? El Troughput? Redes de Computadoras 126 Prof. Feliciano Chávez 63
  64. 64. Práctica 1: Diseño de una red Ethernet Calcular el rendimiento teórico máximo de una red Ethernet @ 100 Mbps Calcular el throughput máximo (extremo a extremo) si se crea una red compuesta de 3 segmentos Fast Ethernet interconectados en cascada por: 1 switch cut through de 60,000 pps, y por 1 switch store and forward Clase I Redes de Computadoras 127 Prof. Feliciano Chávez Agenda Redes y Arquitecturas de Redes de Área Amplia Red Redes disponibles Clasificación de Protocolos comercialmente Clasificación de Redes Elementos de Conectividad Diseño de Redes Redes Locales Redes disponibles TCP/IP comercialmente Suite de protocolos TCP/IP Elementos de Conectividad Subnetting y Enrutamiento Cálculo del Rendimiento Integración de redes (XoIP) Redes Metropolitanas Diseño de redes TCP/IP Redes disponibles El Futuro de Las Redes comercialmente Redes de Computadoras 128 Prof. Feliciano Chávez 64
  65. 65. Redes de Área Metropolitana Las Redes Metropolitanas son un reto por cuanto se desea atender a gran cantidad de usuarios en condiciones beneficiosas para todas las partes Se pueden plantear soluciones Cableadas Inalámbricas Redes de Computadoras 129 Prof. Feliciano Chávez Redes de Área Metropolitana Normativa: El comité del IEEE estableció que una MAN debería proporcionar un soporte masivo a las señales de voz, datos y video en distancias de 5 a 50 Km Esta norma define un nivel o protocolo de control de acceso al medio y un nivel físico, similares al X.25 La norma establece las directivas para intercambio full-duplex de señales digitales entre nodos hasta 50 Km, que comparten el mismo medio de transmisión y que proporcionan servicios que requieren un ancho de banda garantizado y un retardo restringido, sus velocidades pueden ir desde 1 Mbps hasta el límite soportado por el medio utilizado Esta norma se conoce como la IEEE 802.6 Redes de Computadoras 130 Prof. Feliciano Chávez 65
  66. 66. Redes de Área Metropolitana Medios y Costos Las Redes MAN son un desafío en cuanto a costos, porque instalar un tendido de telecomunicaciones en una ciudad pujante no es tarea fácil Se suele trabajar sobre: La planta de cobre instalada Tecnologías inalámbricas Los nuevos operadores prefieren soluciones inalámbricas Los operadores establecidos tratan de aprovechar al máximo la planta existente Redes de Computadoras 131 Prof. Feliciano Chávez Redes MAN (cableadas) disponibles comercialmente xDSL Las redes xDSL son un proceso de migración de las redes de módem tradicionales, en dos fases: Primero, digitalizar la comunicación entre centrales para reducir el tramo analógico a la última milla y mejorar la calidad de la comunicación Luego, digitalizar la última milla para aumentar la velocidad de transmisión Redes de Computadoras 132 Prof. Feliciano Chávez 66
  67. 67. Redes MAN (cableadas) disponibles comercialmente xDSL xDSL es una tecnología “Modem-Like” (muy parecida a la tecnología de los módem) Se requiere un dispositivo xDSL terminal en cada extremo del circuito de cobre (punto a punto) Esta nueva tecnología de módem convierte una línea de cobre trenzado para telefonía en una vía de acceso para dar servicios de multimedia y de transmisión de datos a alta velocidad Redes de Computadoras 133 Prof. Feliciano Chávez Redes MAN (cableadas) disponibles comercialmente Arquitectura general de xDSL Redes de Computadoras 134 Prof. Feliciano Chávez 67
  68. 68. Redes MAN (cableadas) disponibles comercialmente xDSL Versiones HDSL Línea simétrica de alta velocidad Al ser simétrica tiene la misma velocidad en ambos sentidos Velocidades de hasta 2 Mbps 2 pares HDSL2 Evolución de HDSL 2 Mbps 1 par SDSL 2 Mbps 1 par Redes de Computadoras 135 Prof. Feliciano Chávez Redes MAN (cableadas) disponibles comercialmente xDSL Versiones IDSL Línea ISDN (RDSI) con tecnología xDSL para mayor velocidad y economía No aplicable a Venezuela por no contar con plataforma ISDN Redes de Computadoras 136 Prof. Feliciano Chávez 68

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