Presentacion Redes

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Presentacion Redes

  1. 1. Redes de Datos Redes Corporativas Ing. José Joskowicz Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 1
  2. 2. Introducción Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 2
  3. 3. Objetivos de las redes de Datos Compartir recursos, equipos, información y programas que se encuentren dispersos Brindar confiabilidad en la información Transmitir información entre usuarios distantes de manera rápida, segura y económica Obtener una buena relación costo/beneficio Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 3
  4. 4. Topologías de las redes de datos Redes de Difusión Se comparte el mismo medio de transmisión entre todos los integrantes de la red Cada mensaje (típicamente llamado “paquete”) emitido por una máquina es recibido por todas las otras máquinas de la misma red Ejemplo: Ethernet Redes Punto a Punto Existen muchas conexiones entre pares individuales de máquinas Ejemplo: Modems Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 4
  5. 5. Clasificación de las redes de datos Según el alcance o tamaño: LAN Local Area Networks (Redes de área local) MAN Metropolitan Area Networks (Redes de área metropolitana WAN Wide Area Networks (Redes de área extendida) PAN Personal Area Networks (Redes de área personal) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 5
  6. 6. Redes de área local (LAN) Tamaño limitado Dentro de edificios, oficinas o campus Peor caso de tiempo de transmisión acotado Administración simplificada Transmisión por difusión Velocidades de 10, 100 Mbps y 1 GBps Demoras muy bajas (decenas de microsegundos) Baja tasa de errores Topologías propias bus (IEEE 802.3 ethernet) anillo (IEEE 802.5 token ring) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 6
  7. 7. Redes de área extendida (WAN) Interconectan máquinas a grandes distancias. Generalmente interconectan LANs Gran variedad de tecnologías En general utilizan enlaces punto a punto La topología puede ser estrella, anillo, mallas, o árboles. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 7
  8. 8. Redes de área personal (PAN) De alcance muy limitado (unos pocos metros) Usadas para interconectar dispositivos personales de manera inalámbrica (PCs, laptops, celulares, PDAs, impresoras, etc.) De velocidad media (algunos Mb/s) Están teniendo creciente desarrollo en los últimos años Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 8
  9. 9. Modelo de capas Modelo de capas para el diseño y análisis Para reducir la complejidad del diseño, la mayoría de las redes están organizadas en “niveles” o “capas”. Cada capa realiza un conjunto bien definido de funciones que ofrece como servicios a las capas superiores Entidades elementos activos en las capas las entidades de la capa N implementan los servicios de esa capa que son usados por las entidades de la capa N+1 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 9
  10. 10. Modelo de capas Parejas de entidades entidades de capas iguales en máquinas diferentes Protocolos horizontales las parejas de entidades se comunican por protocolos de la capa Transferencia vertical de la información el flujo real de información transcurre verticalmente por debajo de la capa 1 está el medio físico Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 10
  11. 11. Modelos de referencia OSI y TCP/IP Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 11
  12. 12. Modelo de Referencia OSI El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection, Interconexión de Sistemas Abiertos) es un modelo de siete capas desarrollado por la Organización Internacional de Normas (ISO). Muchas arquitecturas basadas en capas partieron del modelo de referencia OSI y a partir de éste se generaron muchas otras arquitecturas (como TCP/ IP por ejemplo). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 12
  13. 13. Modelo de Referencia OSI Comunicación entre Capas Adyacentes Aplicación Aplicación Comunicación entre Presentación Capas Paralelas Presentación Sesión Sesión Transporte Transporte Red Red Enlace Enlace Física Física Medio Físico (Transmisión de la Información) José Joskowicz Redes Corporativas 2007 © Ing. 13
  14. 14. Modelo TCP/IP Modelo ISO-OSI Modelo TCP/IP Aplicación Aplicación Presentación No están presentes Sesión Transporte Transporte Red Red Enlace Enlace Física Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 14
  15. 15. Modelo de capas Capa física (Capa 1) Se encarga del transporte de los bits de un extremo al otro del medio de comunicación. Debe asegurarse de que cuando un extremo envía un “0” el extremo distante reciba efectivamente un “0”. Aplicación Se especifican cosas tales como: Presentación Sesión Medio de transmisión Transporte Voltajes o potencias Red Codificación Enlace Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 15
  16. 16. Modelo de capas Capa de enlace (Capa 2) Se encarga de brindar una comunicación “adecuada” entre los dos extremos de un canal de comunicación. Principales funciones Armado y separación en tramas Detección de errores Aplicación Control de flujo Presentación Adecuación para acceso al medio Sesión Subcapa de control de enlace Transporte Subcapa de acceso al medio (MAC Médium Access Control) Red Enlace Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 16
  17. 17. Modelo de capas Capa de red (Capa 3) Se encarga de que la información llegue a destino Para esto puede ser necesario pasar por varias máquinas intermedias. Es de hacer notar la diferencia con la capa de enlace, cuya función se limita a transportar en forma segura tramas de un punto a otro de un canal de transmisión. Se clasifican en: Aplicación Orientadas a conexión Presentación la capa de red establece “circuitos virtuales” en el proceso de conexión Sesión No orientadas a conexión Transporte Los paquetes enviados se llaman normalmente Red “datagramas” Enlace Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 17
  18. 18. Modelo de capas Capa de transporte (Capa 4) Su función principal es proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina de destino, independientemente de la red o redes físicas en uso. Es la primera capa en la que los corresponsales son directamente los extremos Debe corregir o disimular las limitaciones, defectos y problemas de la capa de red. Aplicación Se clasifican en: Presentación Sesión Orientadas a conexión (TCP) Proporciona flujos de información seguros y Transporte confiables Red No orientadas a conexión (UDP) Enlace muy sencillo (básicamente el paquete más un encabezado), y no seguro Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 18
  19. 19. Modelo de capas Capa de aplicación (Capa 5 o 7) Es dónde se encuentran las aplicaciones de los usuarios. Las capas por debajo de la de aplicación existen únicamente para brindar un transporte confiable a las aplicaciones residentes en la capa de aplicación. En la capa de aplicación se Aplicación implementan los temas de Presentación seguridad, presentación de la Sesión información, y cualquier aplicación útil Transporte para los usuarios (correo electrónico, Red world wide web, etc.) Enlace Física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 19
  20. 20. Redes LAN Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 20
  21. 21. Ethernet – IEEE 802.3 El estándar original fue el protocolo de facto Ethernet desarrollado por Xerox Luego el IEEE estandarizó algo muy similar: IEEE 802.3, parte del conjunto de normas IEEE 802 El medio es un bus. Se transmite de 10 Mb/s a 10 Gb/s, half-duplex (por ser un bus) o full-duplex (en medios punto a punto). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 21
  22. 22. Recomendaciones IEEE 802.3 Recomendación Año Descripción 802.3a 1985 10Base2 (thin Ethernet) 802.3c 1986 10 Mb/s repeater specifications (clause 9) 802.3d 1987 FOIRL (fiber link) 802.3i 1990 10Base-T (twisted pair) 802.3j 1993 10Base-F (fiber optic) 802.3u 1995 100Base-T (Fast Ethernet and autonegotiation) 802.3x 1997 Full-duplex 802.3z 1998 1000Base-X (Gigabit Ethernet sobre fibra óptica) 802.3ab 1999 1000Base-T (Gigabit Ethernet sobre par trenzado) 802.3ac 1998 VLAN tag (frame size extension to 1522 bytes) 802.3ad 2000 Parallel links (link aggregation) 802.3ae 2002 10 Gigabit Ethernet 802.3af 2003 PoE (Power over Ethernet) 802.3ak 2004 10GBase-CX4 (Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial) 802.3an 2006 10GBase-T (10 Gigabit Ethernet sobre par trenzado) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 22
  23. 23. IEEE 802.3 – Acceso al medio Cuando una estación requiere transmitir, “escucha” para asegurarse que nadie esté transmitiendo. Si nadie lo está, transmite. Puede suceder que dos estaciones transmitan a la vez, se produce lo que se denomina “colisión”. Las tramas se pierden y hay que retransmitir. Mecanismo de retransmisión: cada estación elige al azar entre retransmitir enseguida o esperar 512 µs. Si vuelven a colisionar eligen entre 0, 512, 1024 o 2048 µs, y así sucesivamente. Resulta en una baja eficiencia del canal. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 23
  24. 24. Medio Físico en Ethernet Cable Coaxial Grueso (quot;Thick wirequot; o quot;Thick Ethernetquot;) (10Base5) Cable Coaxial Fino (quot;Thin wirequot; o quot;Thin Ethernetquot;) (10Base2) Par Trenzado Sin Malla (quot;Unshielded Twisted Pairquot; o quot;UTPquot;) para redes 10Base-T, 100Base-T, 1000Base-T, 10GBase-T Fibra Optica para redes 10/100/1000 Base-FL o para redes de Vínculos Inter-repetidores de Fibra Optica (quot;Fiber-Optic Inter-repeater Linkquot; o quot;FOIRLquot;). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 24
  25. 25. Ethernet con cable Coaxial Cable coaxial grueso (10Base-5): El cable pasa de estación a estación. Permite tramos de hasta 500 metros entre repetidores. Cable coaxial fino (10Base-2): El cable pasa de estación a estación. Permite tramos de hasta 185 metros entre repetidores. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 25
  26. 26. Ethernet con par trenzado Par trenzado (10/100/1000/10GBase-T): Se usa en arquitecturas tipo estrella. Largo máximo de cada tramo 100m Hub UTP Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 26
  27. 27. Reglas de acceso al medio Cada máquina Ethernet opera en forma independiente del resto de las máquinas de la red. No se dispone de controladores centrales. Cada máquina en la red está conectada al mismo medio de transmisión compartido. Las señales Ethernet que genera cada máquina son transmitidas en forma serial, un bit a continuación de otro, sobre el medio físico compartido. Para enviar datos, las máquinas tratan de asegurarse que el medio físico esté “libre” (es decir, que ninguna otra máquina está transmitiendo bits). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 27
  28. 28. Reglas de acceso al medio Cada máquina “escucha” el medio físico, y cuando entiende que está libre, transmite los datos en la forma de una “trama Ethernet”. Luego de la transmisión de cada trama, todas las máquinas de la red compiten nuevamente por el medio para el envío de nuevas tramas. Las reglas de acceso al medio físico están determinadas por una sub-capa de control de acceso al medio, llamada MAC (Medium access control). El mecanismo de control de acceso al medio está basado en un sistema denominado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collition Detection). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 28
  29. 29. Colisiones Es posible que dos máquinas en localizaciones físicas distantes traten de enviar datos al mismo tiempo. Cuando ambas máquinas intentan transmitir un paquete a la red al mismo tiempo se produce una colisión. Tra ma Eth ern et Ethern e t Trama Colisión Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 29
  30. 30. IEEE 802.3 – Largos mínimos y distancias máximas La trama tiene un largo mínimo de 64 bytes y el dominio de colisión un diámetro menor a aproximadamente 2500m para asegurar que se detecten las colisiones. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 30
  31. 31. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 Preámbulo 7 bytes, que contienen los bits “10101010” como un patrón fijo Genera una onda cuadrada de 10 Mhz durante 5.6 µs (para 10 Mb/s), lo que permite sincronizar los relojes de las máquinas receptoras con el reloj de la máquina que origina la trama Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 31
  32. 32. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 SFD Luego del preámbulo se transmite el byte “10101011”, indicando el comienzo efectivo de la trama. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 32
  33. 33. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 Direcciones de Origen y Destino Las direcciones Ethernet consisten en 6 bytes, los primeros 3 correspondientes al fabricante del controlador Ethernet (excluyendo los 2 primeros bits, que están reservados), y los últimos 3 al número de dispositivo fabricado Con 46 bits, hay aproximadamente 7 x1013 direcciones Ethernet posibles La dirección consistente en todos los bits en 1 es reservada para “difusión” (broadcast). Una trama que contiene todos los bits en 1 en la dirección de destino es recepcionada por todas las máquinas de la red Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 33
  34. 34. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 Longitud de datos Indica la longitud del campo de datos, desde 0 a 1.500. Dado que las tramas Ethernet deben tener como mínimo 64 bytes, si los datos a transmitir son menos de 46 bytes, se completan con “relleno”. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 34
  35. 35. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 Datos Contiene los datos de “información real”, que debe ser transmitida a las capas superiores en la máquina de destino Debe tener una longitud mínima de 46 bytes, y puede llegar hasta 1.500 bytes Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 35
  36. 36. Trama Ethernet SFD Preámbulo Dir Dir L Datos / Relleno FCS Origen Destino 7 1 6 6 2 46 – 1500 4 FCS (Frame Check Sequence) “Suma de comprobación”, utilizada por el receptor para validar la ausencia de errores en la trama recibida Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 36
  37. 37. Hubs Son repetidores. Trabajan a nivel de la capa física regenerando la señal que reciben por un puerto y transmitiéndola por los demás Son una extensión transparente del bus Ethernet Repetidor Segmento 1 Segmento 2 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 37
  38. 38. Hubs Las redes UTP son siempre en estrella, por lo que es siempre necesario un concentrador que a su vez realice las funciones de repetidor. Este equipo se conoce habitualmente como “Hub” Hub UTP Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 38
  39. 39. Hubs La función principal del Hub es la de repetir la señal que ingresa por cada una de sus “puertas” hacia todas las otras “puertas”, realizando por tanto la “difusión” que requiere Ethernet (y que se daba naturalmente en las topologías de bus sobre cables coaxiales). los Hubs también monitorizan el estado de los enlaces de las conexiones a sus puertas, para verificar que la red funciona correctamente 1 1 1 1 HUB HUB 1 1 1 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 39
  40. 40. Switches Trabajan a nivel de capa 2. Reciben la trama, y (generalmente) luego la transmiten por el puerto que corresponde. Cuando una estación envía una trama el switch “aprende” la ubicación de dicha estación y tramas dirigidas a ella serán enviadas solo por ese puerto, lo que mejora mucho el desempeño de la red. Pero los broadcasts siguen enviándose a todos los puertos. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 40
  41. 41. Comparación entre Hubs y Switches 1 1 1’ 1 1 HUB HUB HUB 1 1 1 1’ 2 1’ 1’ Colisión HUB HUB 1’ 3 1’ 1’ Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 41
  42. 42. Comparación entre Hubs y Switches 1 1 1’ 1 1 SWITCH SWITCH SWITCH 1 1 1 3 2 2 1’ SWITCH SWITCH SWITCH 3 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 42
  43. 43. Spanning Tree 2 Máquina 1 1 LAN 1 2 Switch A 2 2 LAN 2 1 1 Switch B Switch C LAN 3 1 2 2 2 Máquina 2 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 43
  44. 44. Spanning Tree Si existen bucles en la interconexión de switches, una trama puede quedar “atrapada” eternamente en un bucle, degradando completamente la performance de la red, o pueden descartarse tramas, imposibilitando la comunicación. Para evitar esta situación, se ha desarrollado un algoritmo conocido como “Spanning Tree”, que se ha estandarizado en la Recomendación IEEE 802.1d La idea es bloquear los enlaces que cierran los bucles, dejando a la red siempre con una topología del tipo “árbol” Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 44
  45. 45. VLANs Las “VLANs” (Virtual LANs, o redes LAN virtuales) permiten utilizar los mismos medios físicos para formar varias redes independientes, a nivel de la capa 2 Estandarizadas en la norma IEEE 802.1q Si la separación está bien hecha brinda seguridad y mejora el desempeño al limitar los broadcasts. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 45
  46. 46. VLANs VLAN por puertos Las máquinas conectadas a un puerto únicamente “ven” a las máquinas que están conectadas a puertos de la misma VLAN VLAN por direcciones MAC Se pude restringir la red únicamente a ciertas direcciones MAC, independientemente de en que puerto de los switches se conecten VLAN por protocolo Algunos switches que soportan VLAN pueden inspeccionar datos de la capa 3, como el protocolo utilizado, y formar redes independientes según estos protocolos VLAN por direcciones IP Las direcciones IP (de capa 3) pueden ser leídas, y formar redes independientes con conjuntos de direcciones IP Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 46
  47. 47. VLANs Se agregan 4 bytes TPI: Son fijos e identifican a la trama como una trama 802.1q. TAG. Incluyen Prioridad (802.1p) y VLAN ID Pueden existir 4.096 VLAN IDs Switch A Switch B Máquina 1, Máquina 2, Trama 802.1q VLAN “X” VLAN “X” LTT Preámb S Orige Desti Datos / Relleno F PA ulo F n no C IG D 7 1 6 6 2 22 46 – 1500 4 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 47
  48. 48. VLANS - ¿Y si se requiere tráfico entre distintas VLANS? Se requiere de un router que, trabajando a nivel de capa 3, conecte las diferentes redes que creamos a nivel de capa 2. Switch ROUTER de capa 3 VLAN 7 VLAN 15 VLAN 4000 SWITCH Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 48
  49. 49. Switch de capa 3 Es un switch con facilidades de VLANs al que se le agregaron funcionalidades de enrutamiento También incorporan filtros para permitir limitar el tráfico entre VLANs. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 49
  50. 50. Algunos otros protocolos de la familia IEEE 802 Token bus (IEEE 802.4) Adecuado para operación en tiempo real. Pensado para soluciones de automatización. Desarrollado por General Motors. Token Ring (IEEE 802.5) Funciona 4 o 16Mbps. Desarrollado por IBM.. Comparación: Ethernet: simple, se instalan estaciones sin detener la red, cable pasivo, retardo 0 a baja carga No determinista, min. 64 bytes, malo en alta carga Token bus: tiempo real - Complejo Token ring: buena performance - monitor central Los factores no técnicos son más importantes Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 50
  51. 51. Redes WLAN Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 51
  52. 52. Redes Inalámbricas WLAN Antecedentes Los primeros avances en redes de datos inalámbricas datan de fines de 1970, cuando en los laboratorios de IBM de Suiza se publican las primeras ideas de una red de datos inalámbrica basada en luz infrarroja, pensada para plantas industriales. Sobre la misma fecha, en los laboratorios de investigación de HP en Palo Alto, California, se desarrolló una red inalámbrica de 100 kb/s, que operaba en la banda de los 900 MHz. Este proyecto se desarrolló bajo un acuerdo con la FCC para poder utilizar estas frecuencias de manera experimental. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 52
  53. 53. Las bandas ISM En mayo de 1985, la FCC decidió liberar algunas bandas de frecuencias no licenciadas, las que dio a conocer como Bandas ISM (“Industrial, Scientific and Medical band”) Se definieron 3 bandas ISM no licenciadas: 902 a 928 MHz 2.4 a 2.4835 GHz 5.725 a 5.850 GHz. Las técnicas de modulación deben ser del tipo “spread spectrum”, para minimizar la interferencia entre sistemas cercanos que utilicen las mismas bandas. Las potencias máximas están también reguladas. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 53
  54. 54. Las bandas U-NII En 1997, la FCC liberó nuevas bandas no licenciadas, conocidas como U-NII (Unilcensed Nacional Information Infrastructure), con las siguientes frecuencias: 5.15 a 5.25 GHz, restringida a aplicaciones internas 5.25 a 5.35 GHz para utilización en Campus 5.725 a 5.825 GHz para redes comunitarias. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 54
  55. 55. Redes Inalámbricas WLAN En 1999 la IEEE publicó el primer estándar para redes de datos inalámbricas, la Recomendación IEEE 802.11. Esta recomendación define la sub-capa MAC y la capa física (PHY) para las redes inalámbricas. La recomendación 802.11a estandariza la operación de las WLAN en la banda de los 5 GHz, con velocidades de datos de hasta 54 Mb/s. La recomendación 802.11b, estandariza la operación de las WLAN en la banda de los 2.4 GHz, con velocidades de datos de hasta 11 Mb/s. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 55
  56. 56. Recomendaciones IEEE 802.11 Recomendación Año Descripción 802.11 1999 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications 802.11a 1999 Amendment 1: High-speed Physical Layer in the 5 GHz band 802.11b 1999 Higher speed Physical Layer (PHY) extension in the 2.4 GHz band 802.11b Cor1 2001 Higher-speed Physical Layer (PHY) extension in the 2.4 GHz band— Corrigendum1 802.11d 2001 Specification for Operation in Additional Regulartory Domains 802.11f 2003 Recommended Practice for Multi-Vendor Access Point Interoperability via an Inter-Access Point Protocol Across Distribution Systems Supporting IEEE 802.11 Operation 802.11g 2003 Further Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band 802.11h 2003 Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5GHz band in Europe 802.11i 2004 Medium Access Control (MAC) Security Enhancements 802.11j 2004 4.9 GHz–5 GHz Operation in Japan 802.11e 2005 Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 56
  57. 57. Arquitectura 802.11 Distribution System Access Point AP AP Basic Service Set (Celda) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 57
  58. 58. Modos de operación 802.11 “Infraestructure Mode” Consiste en disponer por lo menos de un AP (punto de acceso) conectado al DS (Sistema de Distribución) “Ad Hoc Mode” Las máquinas se comunican directamente entre sí, sin disponer de AP (puntos de acceso) en la red. Dado que no hay AP, todas las máquinas de una red en este modo de operación deben estar dentro del rango de alcance de todas las otras Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 58
  59. 59. Modelo de capas 802.11 AP LLC Relay 802.11 MAC 802.11 MAC 802.3 MAC 802.11 PHY 802.11 PHY 802.3 PHY Ethernet LAN Wireless Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 59
  60. 60. Modelo de capas 802.11 Capa de LLC (Logical Link Enlace Control) Subcapa MAC MAC MAC (Medium Access Management Control) PLCP (PHY Layer Capa Station Management Convergence Protocol) Física Dependent) PHY PMD (PHY Medium Management Dependent) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 60
  61. 61. Modelo de capas 802.11 Sub capa MAC La subcapa MAC (Medium Access Control) es responsable del mecanismo de acceso y la fragmentación de los paquetes. La subcapa de gerenciamineto de MAC (MAC Management) se encarga de administrar las actividades de Roaming dentro del ESS, la energía, y los procesos de asociación y disociación durante la registración. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 61
  62. 62. Modelo de capas 802.11 La capa física se divide en tres subcapas: La subcapa PLCP (PHY Layer Convergence Protocol) se encarga de evaluar la detección de portadora y de formar los paquetes para los diversos tipos de capas físicas La subcapa PMD (PHY Medium dependent) especifica las técnicas de modulación y codificación La subcapa PHY Management determina ajustes de diferentes opciones de cada capa PHY. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 62
  63. 63. Capa Física 802.11 802.11 Fue especificada para trabajar a 1 y 2 Mb/s, en la banda de los 2.4 GHz. Utiliza las técnicas FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). 802.11b Es una extensión de 802.11 y trabaja también a 5.5 y 11 Mb/s. Utiliza CCK (Complementary Code Keying) con modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) y tecnología DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum). La recomendación 802.11b soporta cambios de velocidad dinámicos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 63
  64. 64. Capa Física 802.11 802.11a Es una extensión de 802.11b, y trabaja hasta 54 Mb/s en la banda de los 5 GHz. Utiliza técnicas de multiplexación ortogonal por división de frecuencia (OFDM), en vez de FHSS o DSSS. 802.11g Es una extensión de 802.11b, y trabaja hasta 54 Mb/s en la misma banda que 802.11b (2.4 GHz). Utiliza técnicas de multiplexación ortogonal por división de frecuencia (OFDM). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 64
  65. 65. Capa Física 802.11 802.11n En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de transmisión podría llegar a los 600 Mbps El alcance de operación será mayor gracias a la tecnología MIMO (Multiple Input – Multiple Output), que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas. Se espera que el estándar esté completado en 2008 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 65
  66. 66. FHSS La técnica FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) consiste en modular la señal a transmitir con una portadora que “salta” de frecuencia en frecuencia, dentro del ancho de la banda asignada, en función del tiempo. El cambio periódico de frecuencia de la portadora reduce la interferencia producida por otra señal originada por un sistema de banda estrecha. Un patrón de saltos determina las frecuencias de la portadora en cada momento. Para recibir correctamente la señal, el receptor debe conocer el patrón de saltos del emisor, y sincronizarse con éste, de manera de sintonizar la frecuencia correcta en el momento correcto. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 66
  67. 67. FHSS La recomendación IEEE 802.11 especifica 79 frecuencias, separadas por 1 MHz para Norteamérica y Europa (excluyendo Francia y España), 23 para Japón, 35 para Francia y 27 para España. Estas frecuencias están divididas en tres patrones de saltos no superpuestos. Por ejemplo, para Norteamérica y la mayor parte de Europa, estos patrones corresponden a las frecuencias 2.402 MHz + (0,3,6,9,... 75 MHz), (1,4,7,10,... 76 MHz) y (2,5,8,1,... 77 MHz) respectivamente. Esto permite que hasta tres sistemas puedan coexistir en la misma zona sin interferencias mutuas Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 67
  68. 68. Trama 802.11 modulada con FHSS (capa física) PLCP (siempre a 1 Mb/s) Datos (1 o 2 Mb/s) SYNC SFD PLW PSF CRC Datos (MPDU, “scrambleados”) 80 16 12 4 16 < 4.096 bytes SYNC = 80 bits de 1s y 0s alternados SFD = Start Frame Delimter = 0000110010111101 PLW = Packet Lenght Width (12 bits admitiendo por tanto hasta 212= 4.096 bytes PSF = Packet Signalling Field (Velocidad de transmisión de datos) CRC 16 bits de corrección de errores del cabezal Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 68
  69. 69. DSSS La técnica DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) codifica cada bit con una secuencia predeterminada de bits de mayor velocidad, generando una nueva señal “banda base”, pero de mucha mayor velocidad que la señal original Esta nueva señal banda base es modulada con técnicas tradicionales Los “bits” o pulsos de la nueva señal banda base se conocen como “chips” o trozos En el receptor, los chips recibidos son de- modulados, con técnicas tradicionales, y luego pasados por un “decodificador”, el que implementa una correlación entre la secuencia conocida de los “chips” y la señal recibida. Si la correlación es alta, se asume que se ha recibido el bit codificado. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 69
  70. 70. DSSS Bit de datos t Bit “expandido” (Spread”) t Chip Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 70
  71. 71. Trama 802.11 modulada con DSSS (capa física) PLCP (siempre a 1 Mb/s) Datos (1 o 2 Mb/s) SYNC SFD Signal Service Length FCS Datos (MPDU, sin “scramblear”) 128 16 8 8 16 8 SYNC = 128 bits de 1s y 0s alternados SFD = Start Frame Delimter =1111001110100000 Signal = codifica la velocidad de transmisión Service = Reservado (no existe en FHSS) Length = Largo (16 bits que indican la duración de los datos en microsegundos) FCS = 8 bits de corrección de errores Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 71
  72. 72. Canales de RF en 802.11 con DSSS Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 72
  73. 73. CCK La modulación en 802.11b utiliza una tecnología conocida como CCK (Complementary Code Keying) con modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) y tecnología DSSS (Direct- Sequence Spread Spectrum). CCK provee un mecanismo para incrementar la eficiencia del ancho de banda en un sistema de espectro extendido (spread spectrum). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 73
  74. 74. OFDM La modulación en 802.11a utiliza una tecnología conocida como OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing) En OFDM, el emisor utiliza a la vez varias frecuencias portadoras, dividiendo la transmisión entre cada una de ellas. En IEEE 802.11a, se utilizan 64 portadoras. 48 de las portadoras se utilizan para enviar la información, 4 para sincronización y 12 está reservados para otros usos. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 74
  75. 75. Canales de RF en 802.11a Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 75
  76. 76. Velocidades y modulaciones en 802.11g Velocidad (Mb/s) Modulación Comentario 1 DSSS Mandatorio 2 DSSS Mandatorio 5.5 CCK Mandatorio 5.5 PBCC Opcional 11 CCK Mandatorio 6 OFDM Mandatorio 9 OFDM Opcional 11 CCK Opcional 11 PBCC Opcional 12 OFDM Mandatorio 18 OFDM Opcional 22 PBCC Opcional 24 OFDM Mandatorio 33 PBCC Opcional 36 OFDM Opcional 48 OFDM Opcional 54 OFDM Opcional Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 76
  77. 77. Capa MAC 802.11 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collition Avoidance) En las redes inalámbricas es muy dificultoso utilizar mecanismos de detección de colisiones, y por lo tanto se utilizan mecanismos que aseguren la NO existencia de las mismas Se utilizana protocolos del tipo “RTS” – “CTS” para asegurar la disposición del canal durante todo el período de transmisión. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 77
  78. 78. Trama 802.11 MAC Frame Dur/ID Dirección 1 Datos CR Dirección 2 Dirección 3 Control Dirección 4 control / C de Rellen secuencia o 2 1 6 6 6 26 6 0-23124 Frame Control = Tipo de trama (tramas de datos, tramas de control o tramas administrativas) Duración / ID = largo de los datos fragmentados que siguen Direccion X = Origen, Destino, y direcciones de los AP a los que Origen y Destino están conectados Control de secuencia = Utilizado para numerar los datos fragmentados Datos = Datos, hasta 2.312 bytes Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 78
  79. 79. Alcance de WLANs Data Rate (Mbps) 802.11a (1) 802.11g (2) 802.11b (3) 54 13 m 27 m - 48 15 m 29 m - 36 19 m 30 m - 24 26 m 42 m - 18 33 m 54 m - 12 39 m 64 m - 11 - 48 m 48 m 9 45 m 76 m - - 6 50 m 91 m 5.5 - 67 m 67 m 2 - 82 m 82 m 1 - 124 m 124 m (1) 40 mW with 6 dBi gain diversity patch antenna) Range (2) 30 mW with 2.2 dBi gain diversity dipole antenna (3) 100 mW with 2.2 dBi gain diversity dipole antenna Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 79
  80. 80. Seguridad en WLAN WEP (Wired Equivalent Privacy) Mecanismo diseñado de manera de ofrecer una “seguridad equivalente” a la que existe en las redes cableadas Encripta las tramas 802.11 antes de ser transmitidas, utilizando RC4 Requiere de una clave compartida entre todas las máquinas de la WLAN WEP utiliza claves de 64 bits Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 80
  81. 81. Seguridad en WLAN WPA (Wi-Fi Protected Access ) Propuesto por la Wi-Fi en 2003, como mejora al WEP Basado en un “draft” de IEEE 802.11i La información es cifrada utilizando el algoritmo RC4, con una clave de 128 bits y un vector de inicialización de 48 bits WPA-Enterprise Diseñado para utilizar un servidor de autenticación (normalmente un servidor RADIUS), que distribuye claves diferentes a cada usuario, utilizando el protocolo 802.1x WPA-Personal Modo menos seguro de clave pre-compartida (PSK - Pre- Shared Key) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 81
  82. 82. Seguridad en WLAN IEEE 802.11i - WPA2 Aprobado en 2004 Provee mejoras en los mecanismos de seguridad originalmente propuestos en WEP Agoritmos criptográficos WEP (Wired Equivalent Privacy) TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) CCMP (Counter-Mode / Cipher Block Chaining / Message Authentication Code Protocol) Basado en AES En marzo de 2006, la Wi-Fi impuso como obligatorio cumplir con WAP2 para obtener el certificado de compatibilidad Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 82
  83. 83. Redes PAN Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 83
  84. 84. Redes PAN Las redes “PAN”, o “Personal Area Network” están diseñadas para el intercambio de datos entre dispositivos cercanos (Laptops, teléfonos celulares, PCs, PDA, etc.) Se trata de redes inalámbricas de corto alcance, y velocidad media (algunos Mb/s), aunque estándares de alta velocidad (más de 50 Mb/s) están siendo desarrollados. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 84
  85. 85. MANET Son generalmente del tipo “Ad-Hoc”, ya que no existe infraestructura previa para que la red pueda formarse. Se denominan en forma genérica MANET (Mobile Ad- hoc Networks) y consisten en una colección de terminales inalámbricos que dinámicamente pueden conectarse entre sí, en cualquier lugar e instante de tiempo, sin necesidad de utilizar infraestructuras de red preexistente. Los terminales pueden ser disímiles en sus características y prestaciones (Laptops, PDAs, Pocket PCs, teléfonos celulares, sensores inalámbricos, etc.) Dado que no todos los terminales son capaces de tener alcance directo a todos los otros, sus nodos deben cooperar, en la medida de sus posibilidades, re- enrutando paquetes Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 85
  86. 86. Aspectos a tener en cuenta Uso y licenciamiento del espectro utilizado Mecanismos de acceso al medio Protocolos de ruteo Multicasting Uso eficiente de la energía Performance del protocolo TCP Seguridad y privacidad Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 86
  87. 87. Bluetooth El nombre tiene sus orígenes en Harald Blåtand (en Inglés Harald I Bluetooth), quien fue Rey de Dinamarca, entre los años 940 y el 985. El nombre “Blåtand” fue probablemente tomado de dos viejas palabras danesas: 'blå', que significa “piel oscura” y 'tan' que significa “gran hombre”. Como buen Vikingo, Harald consideraba honorable pelear por tesoros en tierras extranjeras. En 1960 llegó a la cima de su poder, gobernando sobre Dinamarca y Noruega. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 87
  88. 88. Bluetooth Así como el antiguo Harlad unificó Dinamarca y Noruega, los creadores de Bluetooth esperan que ésta tecnología unifique los mundos de los dispositivos informáticos y de telecomunicaciones. En 1998 las compañías Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel formaron un “Grupo de Interés Especial” (SIG = Special Interest Group) para desarrollar una tecnología de conectividad inalámbrica entre dispositivos móviles de uso personal, que utilizara la banda no licenciada de frecuencias (ISM). Actualmente, más de 2.500 compañías se han afiliado al grupo Bluetooth. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 88
  89. 89. Runas y símbolo de Bluetooth Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 89
  90. 90. Tecnología Bluetooth Sistema de comunicación de corto alcance Un sistema Bluetooth consiste en un receptor y emisor de RF, un sistema de “banda base” y un conjunto de protocolos. La capa física de Bluetooth, es un sistema de Radio Frecuencia que opera en la banda ISM de 2.4 GHz. Utiliza técnicas de modulación basadas en FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), de manera similar a IEEE 802.11 Se transmite 1 Mega símbolo por segundo (1 Ms/s), soportando velocidades binarias de 1 Mb/s (“Basic Rate”), o con EDR (“Enhanced Data Rate”), 2 o 3 Mb/s. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 90
  91. 91. Piconets Los dispositivos Bluetooth cercanos forman una “piconet”, dentro de la cual, uno de los dispositivos cumple el rol de “Maestro”, mientras que los demás asumen el rol de “Esclavos” Un mismo canal de radio es compartido por el grupo de la piconet, sincronizándose todos los esclavos al patrón de saltos de frecuencias impuesto por el maestro. Este patrón de saltos está determinado algorítmicamente por la dirección y el reloj del “maestro”, y utiliza las 79 posibles frecuencias de la banda ISM de 2.4 GHz. Solo hasta 8 dispositivos activos pueden formar una piconet. Más de 8 dispositivos pueden estar dentro de la piconet, pero no en estado activo, sino “estacionados” (“parked”) o en stand-by. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 91
  92. 92. Piconets Esclavo P3 P2 P3 Esclavo de P1 Esclavo de P1 y Master de y Master de P2 P3 P1 Nodo A: Master de P1 A Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 92
  93. 93. Consumos y alcance de Bluetooth Clase Potencia máxima Potencia nominal Potencia Mínima Alcance (Pmax) 1 100 mW (20 dBm) N/A 1 mW (0 dBm) 100 m 2 2.5 mW (4 dBm) 1 mW (0 dBm) 0.25 mW (-6 dBm) 10 m 3 1 mW (0 dBm) N/A N/A 1m Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 93
  94. 94. Modelo de capas en Bluetooth Applications Other TCS RFCOMM SDP Application Framework and Support Data ol n tr HCI: Host Controller Interface Co L2CAP Audio Link Manager and L2CAP LMP Baseband Radio & Baseband RF Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 94
  95. 95. IEEE 802.15 El grupo de trabajo IEEE 802.15 ha desarrollado un estándar de WPAN basado en las especificaciones existentes de Bluetooth. El estándar IEEE 802.15.1 fue publicado en junio de 2002 y revisado en mayo de 2005 Es una adaptación de la versión 1.1 de Bluetooth en lo referente a la capa física (PHY) y a la capa de enlace (MAC), incluyendo L2CAP y LMP Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 95
  96. 96. Modelo de capas IEEE 802.15 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 96
  97. 97. Coexistencia de WPAN y WLAN Una de las principales preocupaciones de la IEEE es la coexistencia de Bluetooth con IEEE 802.11b, ya Utilizan la misma porción del espectro Tienen mecanismos de transmisión similares. Bluetooth utiliza técnicas FHSS de 1.600 saltos por segundo a 1 Mb/s, ocupando todo el ancho de banda disponible en la banda ISM de 2.4 GHz. IEEE 802.11b utiliza FHSS de 2.5 saltos por segundo para velocidades bajas y DSSS y CCK para velocidades mayores Para abordar este problemática, se designó al “Task group 2” (grupo de trabajo 2), que desarrolló la recomendación IEEE 802.15.2 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 97
  98. 98. IEEE 802.15.2 La recomendación IEEE 802.15.2 estable prácticas para facilitar la coexistencia de estas dos tecnologías. Estas prácticas se dividen en dos categorías de mecanismos de coexistencia Colaborativos: Cuando puede existir intercambio de información entre las dos redes inalámbricas (por ejemplo, cuando el mismo equipo es 802.15.1 y 802.11b) No colaborativos: Cuando no es posible intercambiar información entre las redes inalámbricas Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 98
  99. 99. IEEE 802.15.2 Coexistencia Colaborativa: Acceso al medio inalámbrico alternado (Alternating wireless medium access) Arbitraje de tráfico de paquetes (Packet traffic arbitration) Supresión de interferencia determinística (Deterministic interference supression) Coexistencia No colaborativa: Supresión de interferencia adaptativa (Adaptive interference supression) Selección de paquete adaptativo (Adaptive packet selection) Agendamiento de paquetes para enlaces ACL (Packet scheduling for ACL links) Agendamiento de paquetes para enlaces SCO (Packet scheduling for SCO links) Saltos de frecuencia adaptativos (Adaptive frequency- hopping) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 99
  100. 100. Redes WAN Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 100
  101. 101. Redes WAN Las redes de área extendida (WAN: Wide Area Network) son aquellas que conectan dos o más redes LAN ubicadas en sitios geográficos distantes. Las WAN generalmente utilizan protocolos punto a punto, de velocidades bajas a medias (usualmente menores a 2 Mb/s), y se basan en servicios públicos o en líneas punto a punto. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 101
  102. 102. Frame Relay Surgió como sucesor de X.25 para redes de datos alta velocidad. Su éxito fue en gran medida gracias a su simplicidad. Brinda servicios de circuitos virtuales, orientados a conexión. Las conexiones pueden ser: Permanentes (PVC) Temporales (SVC) Elementos de la red: Routers, FRADs y Switches Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 102
  103. 103. Frame Relay Red típica Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 103
  104. 104. Frame Relay Trama Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 104
  105. 105. Frame Relay DLCI Tiene sólo significado local Hasta 1023 (10 bits) normalmente. Puede extenderse a 23 bits (~8 millones de valores) Valores reservados: 0 – Señalización (ITU) 1-15 – Reservados 992-1007 – Frame Relay managment 1008-1022 – Reservados 1023 – Señalización (FRF) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 105
  106. 106. Frame Relay Manejo de congestión Utiliza FECN y BECN para señalizar que hay congestión Se descartan prioritariamente las tramas con DE=1. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 106
  107. 107. Frame Relay LMI (Local Management Interface) Permite el intercambio de información entre los equipos del prestador de servicio y del cliente final Se implementa mediante el uso de tramas especiales de administración, que disponen de números de DLCI reservados para estos fines Existen tres versions de LMI: LMI: Frame Relay Forum Implementation Agreement (IA), FRF.1 superceded by FRF.1.1 Annex D: ANSI T1.617 Annex A: ITU Q.933 referenced in FRF.1.1 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 107
  108. 108. Frame Relay Velocidades de los DLCI Velocidad de acceso es la velocidad física de la interfase utilizada Commited Rate Measurement Interval (Tc) Intervalo de tiempo utilizado para medidas Commited Burst Size (Bc) Cantidad máxima de bits que la red puede absorber en un intervalo Tc garantizando su entrega en condiciones normales Commited Information Rate (CIR) CIR=Bc/Tc Excess Burst Size (Be) Cantidad máxima de bits por sobre el Bc que la red acepta intentar entregar en un interval Tc Excess Information Rate (EIR) EIR=Be/Tc Maximum Information Rate (MIR) MIR=CIR+EIR Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 108
  109. 109. Frame Relay – Especificación de las velocidades de los DLCI bits Descartada Be DE=1 DE=0 Bc DE=0 Tiempo Tc Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 109
  110. 110. Frame Relay Oversubscription Se llama “oversubscription” a la asignación, a diferentes circuitos sobre una misma interfase, de más capacidad acumulada de la que dicha interfase efectivamente puede manejar. Puede ser: Commited Traffic Oversubscription Excess Traffic Oversubscription Puede darse: En la interfase del usuario En interfases internas de la red Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 110
  111. 111. Frame Relay Service Level Agreement Retardo máximo de la red: influye fuertemente en la performance de las aplicaciones. Disponibilidad de la red Tiempo medio de restauración Throughput: porcentaje de los datos efectivamente transmitidos Intervalo de medida: con que frecuencia el operador mide estos elementos Reporte: forma y frecuencia con que los resultados de las medidas son informados. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 111
  112. 112. ATM Asynchronous Transfer Mode Surgió como respuesta a la necesidad de tener una red multiservicio que pudiera manejar velocidades muy dispares. Para poder manejar requerimientos de tiempo real se optó por usar unidades de tamaño fijo y pequeño (celdas). Al igual que Frame Relay, brinda un servicio orientado a conexión, basado en circuitos virtuales permanentes (PVC) o temporales (SVC) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 112
  113. 113. ATM Conexiones Maneja dos tipos de conexiones: de caminos virtuales (virtual path connection - VPC - ) de circuitos virtuales (virtual circuit connection - VCC - ) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 113
  114. 114. ATM Conexiones Identificación de las conexiones: VPC se identifican por el Virtual Path Identifier (VPI) VCC se indentifican por VPI/VCI (Virtual Circuit Identifier) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 114
  115. 115. ATM Estructura de capas Plano de Management Capas superiores Capa AAL (ATM Adaptation Layer) Capa ATM Capa física Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 115
  116. 116. ATM Estructura de capas Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 116
  117. 117. ATM Capa física Las velocidades típicas son de 155.520 kb/s (155 Mb/s) o 622.080 kb/s (622 Mb/s), acuerdo a la recomendación I.432 Los medios son todos punto a punto El medio de transporte puede ser eléctrico u óptico. ATM es generalmente transportado sobre SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 117
  118. 118. ATM Capa ATM Es la responsable de transportar la información a través de la red. ATM utiliza “conexiones virtuales” para el transporte de la información. Estas conexiones virtuales, pueden ser permanentes (PVC) o del tipo “llamada a llamada” (SVC). Para poder manejar los requerimientos de tiempo real, se optó por usar unidades de tamaño fijo y pequeño. Estas unidades, llamadas celdas, contiene 48 bytes de información y 5 bytes de “cabecera”. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 118
  119. 119. ATM Estructura de Celdas HEADER INFORMATION 5 48 Byte 1 GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI C Byte 5 HEC 8 bits Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 119
  120. 120. ATM Estructura de Celdas GFC (Generic Flow Control) Información de control de flujo VPI (Virtual Path Identifier) Identificador del camino virtual al que pertenece la trama VCI (Virtual Channel Identifier) Identifica cada circuito o canal virtual dentro del camino virtual PTI (Payload Type Identifier) Indica que tipo de información viaja en la celda CLP (Cell Loss Priority) Al revés que el DE de Frame Relay. CLP=1 es alta prioridad. HEC (Header Error Control) CRC de 8 bits para control de errores del encabezado. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 120
  121. 121. ATM Clases de servicio Clase A B C D Relaciones de tiempo entre Requerido No Requerido fuente y destino Bit-Rate Constante Variable Modo de No orientado Orientado a la conexión Conexión a la conexión Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 121
  122. 122. ATM Capa AAL (ATM Adaptation Layer) La capa AAL realiza el “mapeo” necesario entre la capa ATM y las capas superiores. Esto es generalmente realizado en los equipos terminales, en los límites de las redes ATM. Adapta los diversos servicios o protocolos a transportar, a las características de la red ATM Se subdivide en: Segmentation and Reassemby (SAR): Se encarga de dividir la información para transmitirla en celdas y de reensamblarla en el destino Convergence Sublayer (CS): Es la encargada de las adaptaciones específicas a las clases de servicio. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 122
  123. 123. ATM Capa AAL-1 Pensada para servicios de emulación de circuitos (CES) La subcapa CS se encarga de detectar celdas pérdidas o mal insertadas, y de tener un throughput uniforme Se utiliza para transporte de servicios sincrónicos (por ejemplo, servicios sincrónicos de 64 kb/s) o asincrónicos de velocidad constante (por ejemplo, líneas E1 de 2 Mb/s). Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 123
  124. 124. ATM Capa AAL-2 Pensada para servicios de tiempo real, de velocidad variable, orientados a conexión, sin detección de errores. Ha sido la más difícil de desarrollar, debido a la dificultad de recuperar en el destino el reloj de referencia de la fuente cuando no se reciben datos por un periodo prolongado de tiempo (En AAL-1 esto no sucede, ya que los flujos de información son constantes) Puede utilizarse, por ejemplo, para la transmisión de video comprimido. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 124
  125. 125. ATM Capa AAL-3/4 Originalmente, la capa AAL-3 fue pensada para servicios orientados a la conexión y la AAL-4 para servicios no orientados a la conexión. Actualmente se han fusionado en la capa AAL-3/4, ya que las diferencias originales eran menores. AAL-3/4 no utiliza todos los bytes de “información” de la celda ATM, lo que reduce el ancho de banda real apreciablemente Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 125
  126. 126. ATM Capa AAL-5 Nombre original “SEAL” (Simple and Effective Adaptation Layer) Pensada para transferencia de datos tanto en modo mensaje como flujo. No provee secuenciamiento ni corrección de errores, sino que delega estas tareas en las capas superiores Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 126
  127. 127. Routers Para poder interconectar redes LAN distantes, mediante algún protocolo de WAN, es necesario disponer de equipos de “interconexión”, que cumplan varias funciones, entre las que se destacan: Posibilidad de rutear tráfico, para disminuir el tráfico de WAN no deseado (Broadcast, etc.) Posibilidad de manejar protocolos de LAN y de WAN. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 127
  128. 128. Routers WAN LAN 1 LAN 2 Router Router Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 128
  129. 129. Tecnologías de acceso xDSL Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 129
  130. 130. Conexiones digitales Las redes WAN requieren conexiones digitales desde las oficinas de las empresas hasta las oficinas de los presadores de servicio Estos sitios pueden estar alejados algunos kilómetros Existen tecnologías inalámbricas para transmisión digital, y tecnologías que utilizan la planta telefónica externa existente. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 130
  131. 131. DSL: Digital Subscriber Loop Las tecnologías conocidas como DSL (o xDSL) utilizan los cables telefónicos existentes para enviar datos digitales, de media y alta velocidad Hay tecnlogías simétricas (misma velocidad de “subida” y de “bajada”) y asimétricas downstream User Exchange upstream Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 131
  132. 132. Tipos de DSL Asymmetric DSL (ADSL) ADSL Light Rate-Adaptive DSL (RADSL) ADSL 2 ADSL 2+ High bit rate DSL (HDSL) Symmetric DSL (SDSL) Single-pair high speed DSL (SHDSL/HDSL2) Very High Data Rate DSL (VDSL/VDSL2) Otras tecnologías DSL: IDSL & VoDSL Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 132
  133. 133. ADSL ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Loop Brinda una conexión digital dedicada sobre líneas telefónicas analógicas Como su nombre indica, es “asimétrico” en lo referente a las velocidades de “subida” y de “bajada” Las velocidades de bajada y subida son variables, y pueden llegar a: 7 Mbits/s bajada & 928 kbits/s subida El alcance tipico es de hasta to 5 km Coexiste con los teléfonos analógicos “POTS” (Plain Old Telephone Service) ITU-T Recomendación G992.1 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 133
  134. 134. Arquitectura de ADSL Linea de Transmisión Modem ADSL DSLAM Splitter Exchange Customer Premises Splitter Splitter Twisted Pair Computer DSL Modem DSLAM Telephone PSTN Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 134
  135. 135. Espectro de ADSL Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 135
  136. 136. Distancias típicas en ADSL 1.5 3.0 4.5 6.0 (km) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 136
  137. 137. ADSL Light o G.Light Similar a ADSL, pero no requiere de “splitter” ITU-T Recommendation G.992.2 Exchange Customer Premises Splitter Splitter Twisted Pair Computer DSL Modem DSLAM Telephone PSTN Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 137
  138. 138. HDSL HDSL = High bit rate Digital Subscriber Loop Brinda una conexión digital dedicada sobre 2 pares de cobre Es “simétrico” en lo referente a las velocidades de “subida” y de “bajada” Fue diseñado para velocidades de 1.5 y 2.0 Mb/s (T1 y E1) El alcance tipico es de hasta to 3.5 km ITU-T Recomendación G991.1 Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 138
  139. 139. Arquitectura de HDSL Interface Mapping Mapping Interface HTU - C HTU-R CPE DCS ←784 kbps → RT CO ←784 kbps → 3,7 Km @ 24 AWG Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 139
  140. 140. HDSL: Codificación de línea y Modulación 2B1Q: 2 binary 1 quaternary Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 140
  141. 141. HDSL2 HDSL2 = Igual a HDSL, pero utiliza solo un par de cobre ←1.544 Mbps → CO RT 3,7 Km @ 24 AWG Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 141
  142. 142. SDSL SDSL = Symmetric Digital Subscriber Loop Es una variante de HDSL, pero con velocidad variable, y utilizando un solo par ←Velocidad configurable, hasta 2 Mbps → CO CPE El alcance depende de la velocidad Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 142
  143. 143. VDSL2 VDSL2 = Very-High-Bit-Rate Digital Subscriber Line 2 Aprobada en la recomendación G.993.2 de la ITU-T en febrero de 2006. Permite la transmisión simétrica o asimétrica de datos Llega a velocidades superiores a 200 Mbit/s, utilizando un ancho de banda de hasta 30 MHz. Esta velocidad depende de la distancia a la central, reduciéndose a 100 Mbit/s a los 0,5 km y a 50 Mbits/s a 1 km de distancia. Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 143
  144. 144. VDSL2 Perfiles Perfil 8a 8b 8c 8d 12a 12b 17a 30a Velocidad 50 50 50 50 68 68 100 200 De datos bidireccional neta mínima (Mb/s) Ancho de banda 8.5 8.5 8.5 8.5 12 12 17.6 30 (MHz) Potencia de +17,5 +20,5 +11,5 +14,5 +14,5 +14,5 +14,5 +14,5 transmisión combinada en sentido Descendente Máxima (dBm) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 144
  145. 145. Espectro en xDSL Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 145
  146. 146. Comparación de las tecnologías xDSL ADSL ADSL light HDSL SDSL 0 1 2 3 4 5 6 7 Distancia a la Central (km) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 146
  147. 147. Comparación de las tecnologías xDSL xDSL Modulation Symmetric or POTS # of Maximum Maximum Maximum Method Asymmetric Support Twisted Reach Bitrate Bitrate Pairs Downstrea Upstream (km) m ADSL QAM/CAP or Asymmetric Yes 1 5.5 6 Mbit/s 640 kbit/s DMT ADSL QAM/CAP or Asymmetric Yes 1 5.5 1.5 Mbit/s 512 kbit/s light DMT HDSL 2B1Q Symmetric No 1, 2, 3 3.6 2 Mbit/s 2 Mbit/s SDSL 2B1Q Symmetric No 1 6.5 2.3 Mbit/s 2.3 Mbit/s SHDSL PAM Symmetric No 1, 2 6.5 4 Mbit/s 4 Mbit/s IDSL 2B1Q Symmetric No 1 5.5 144 kbit/s 144 kbit/s VDSL QAM/CAP or Asymmetric or Yes 1 1 52 Mbit/s 6 Mbit/s DMT Symmetric Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 147
  148. 148. Administración de Redes Redes de Datos Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 148
  149. 149. Gerenciamiento de Redes Debe tener como objetivo obtener en forma predecible y consistente una calidad de servicio adecuada a las necesidades, tendiente a bajar los costos operativos para la corporación Las “Redes” incluyen los sistemas de telecomunicaciones de “Voz” y “Datos” Hay 3 aproximaciones al tema: ISO ITU-T Internet (IETF) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 149
  150. 150. Modelos de Gerenciamiento de Redes Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 150
  151. 151. Modelo ISO Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 151
  152. 152. Modelo ITU-T Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 152
  153. 153. Modelo IETF Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 153
  154. 154. Funciones a considerar en la administración (Según ISO) Fault Managment: Gestión de fallas Configuration Managment: Gestión de configuración Accounting: Gestión de costos Performance Managment: Gestión del desempeño Security: Gestión de la seguridad Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 154
  155. 155. Gestión de Fallas Identificación de la falla Reportadas por los usuarios Detectadas automáticamente Registro y seguimiento Utilización de aplicaciones de Help Desk / Seguimiento de Incidentes Investigación de causas Experiencia técnica Bases de datos de conocimiento Solución del problema No solo del “incidente”, sino de las causas Planes de contingencia Gestión de Alarmas Procesos acordes a la criticidad Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 155
  156. 156. Gestión de Configuración Realización de agregados y cambios Planificación Mínimas interrupciones en el servicio Mantenimiento de la documentación Inventarios Diagramas de conexiones Cableado Configuraciones Planes de numeración Mantenimiento de cruzadas, patcheos, etc. Respaldos y planes de contingencia Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 156
  157. 157. Gestión de Costos Costos directos de las telecomunicaciones Costos fijos Costos variables (por uso) Costos de equipos Arrendamientos Amortizaciones Costos del Gerenciamiento Para los 5 aspectos (gestión de configuración, de fallas, de seguridad, de desempeño, de costos) Redes Corporativas 2007 © Ing. José Joskowicz 157

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