Arquitectura de redes

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Arquitectura de redes

  1. 1. ARQUITECTURA DE REDES<br />Ricardo Soto Wisman<br />Instructor Sena<br />
  2. 2. Concepto De Arquitectura De Redes<br />La arquitectura de red es el medio mas efectivo en cuanto a costos para desarrollar e implementar un conjunto coordinado de productos que se puedan interconectar. La arquitectura es el “plan” con el que se conectan los protocolos y otros programas de software. Estos es benéfico tanto para los usuarios de la red como para los proveedores de hardware y software.<br />
  3. 3. Características de la Arquitectura<br />Separación de funciones. Dado que las redes separa los usuarios y los productos que se venden evolucionan con el tipo, debe haber una forma de hacer que las funciones mejoradas se adapten a la ultima. Mediante la arquitectura de red el sistema se diseña con alto grado de modularidad, de manera que los cambios se puedan hacer por pasos con un mínimo de perturbaciones.<br />Amplia conectividad. El objetivo de la mayoría de las redes es proveer conexión optima entre cualquier cantidad de nodos, teniendo en consideración los niveles de seguridad que se puedan requerir.<br />
  4. 4. Características de la Arquitectura<br />Recursos compartidos. Mediante las arquitecturas de red se pueden compartir recursos tales como impresoras y bases de datos, y con esto a su vez se consigue que la operación de la red sea mas eficiente y económica.<br />Administración de la red. Dentro de la arquitectura se debe permitir que el usuario defina, opere, cambie, proteja y de mantenimiento a la red.<br />Facilidad de uso. Mediante la arquitectura de red los diseñadores pueden centra su atención en las interfaces primarias de la red y por tanto hacerlas amigables para el usuario.<br />
  5. 5. Características de la Arquitectura<br />Normalización. Con la arquitectura de red se alimenta a quienes desarrollan y venden software a utilizar hardware y software normalizados. Mientras mayor es la normalización, mayor es la colectividad y menor el costo.<br />Administración de datos. En las arquitecturas de red se toma en cuenta la administración de los datos y la necesidad de interconectar los diferentes sistemas de administración de bases de datos.<br />
  6. 6. Características de la Arquitectura<br />Interfaces. En las arquitecturas también se definen las interfaces como de persona a red, de persona a programa y de programa a programa. De esta manera, la arquitectura combina los protocolos apropiados (los cuales se escriben como programas de computadora) y otros paquetes apropiados de software para producir una red funcional.<br />Aplicaciones. En las arquitecturas de red se separan las funciones que se requieren para operar una red a partir de las aplicaciones comerciales de la organización. Se obtiene mas eficiencia cuando los programadores del negocio no necesitan considerar la operación.<br />
  7. 7. Tipos de Arquitectura<br />Arquitectura SRA<br />Con la ASR se describe una estructura integral que provee todos los modos de comunicación de datos y con base en la cual se pueden planear e implementar nuevas redes de comunicación de datos. La ASR se construyo en torno a cuatro principios básicos: Primero, la ASR comprende las funciones distribuidas con base en las cuales muchas responsabilidades de la red se puede mover de la computadora central a otros componentes de la red como son los concentradores remotos. Segundo, la ASR define trayectorias ante los usuarios finales (programas, dispositivos u operadores) de la red de comunicación de datos en forma separada de los usuarios mismos, lo cual permite hacer extensiones o modificaciones a la configuración de la red sin afectar al usuario final. Tercero, en la ASR se utiliza el principio de la independencia de dispositivo, lo cual permite la comunicación de un programa con un dispositivo de entrada / salida sin importar los requerimientos de cualquier dispositivo único. Esto también permite añadir o modificar programas de aplicación y equipo de comunicación sin afectar a otros elementos de la red de comunicación. Cuarto, en la ASR se utilizan funciones y protocolos lógicos y físicos normalizado para la comunicación de información entre dos puntos cualesquiera, y esto significa que se puede tener una arquitectura de propósito general y terminales industriales de muchas variedades y un solo protocolo de red.<br />
  8. 8. Tipos de Arquitectura<br />Arquitectura SRA<br />La organización lógica de una red ASR, sin importar su configuración física, se divide en dos grandes categorías de componentes: unidades direccionales de red y red de control de trayectoria.<br />La unidades de direccionales de red son grupos de componentes de ASR que proporcionan los servicios mediante los cuales el usuario final puede enviar datos a través de la red y ayudan a los operadores de la red a realizar el control de esta y las funciones de administración.<br />
  9. 9. Tipos de Arquitectura<br />Arquitectura SRA<br />La red de control de trayectoria provee el control de enrutamiento y flujo; el principal servicio que proporciona la capa de control del enlace de datos dentro de la red de control de trayectoria es la transmisión de datos por enlaces individuales.<br />La red de control de trayectoria tiene dos capas: la capa de control de trayectoria y la capa de control de enlace de datos. El control de enrutamiento y de flujo son los principales servicios proporcionados por la capa de control de trayectoria, mientras que la transmisión de datos por enlaces individuales es el principal servicio que proporciona la capa de control de enlace de datos.<br />
  10. 10. Tipos de Arquitectura<br />Arquitectura de Red Digital (DRA)<br />Esta es una arquitectura de red distribuida de la Digital EquipmentCorporation. Se le llama DECnet y consta de cinco capas. La capa física, de control de enlace de datos, de transporte y de servicios de la red corresponden casi exactamente a las cuatro capas inferiores del modelo OSI. La quinta capa, la de aplicación, es una mezcla de las capas de presentación y aplicación del modelo OSI. La DECnet no cuenta con una capa de sesión separada.<br />La DECnet, al igual que la ASR de IBM, define un marco general tanto para la red de comunicación de datos como para el procesamiento distribuido de datos. El objetivo de la DECnet es permitir la interconexión generalizada de diferentes computadoras principales y redes punto a punto, multipunto o conmutadas de manera tal que los usuarios puedan compartir programas, archivos de datos y dispositivos de terminal remotos.<br />
  11. 11. Tipos de Arquitectura<br />Arquitectura de Red Digital (DRA)<br />La DECnet soporta la norma del protocolo internacional X.25 y cuenta con capacidades para conmutación de paquetes. Se ofrece un emulador mediante el cual los sistemas de la Digital EquipmentCorporation se pueden interconectar con las macrocomputadoras de IBM y correr en un ambiente ASR. El protocolo de mensaje para comunicación digital de datos (PMCDD) de la DECnet es un protocolo orientado a los bytes cuya estructura es similar a la del protocolo de Comunicación Binaria Sincrona (CBS) de IBM.<br />
  12. 12. Tipos de Arquitectura<br />Arcnet<br />La Red de computación de recursos conectadas (ARCNET, AttachedResource Computing Network) es un sistema de red banda base, con paso de testigo (token) que ofrece topologías flexibles en estrella y bus a un precio bajo. Las velocidades de transmisión son de 2.5 Mbits/seg. ARCNET usa un protocolo de paso de testigo en una topología de red en bus con testigo, pero ARCNET en si misma no es una norma IEEE. En 1977, Datapoint desarrollo ARCNET y autorizo a otras compañías. En 1981, Standard Microsystems Corporation (SMC) desarrollo el primer controlador LAN en un solo chip basado en el protocolo de paso de testigo de ARCNET. En 1986 se introdujo una nueva tecnología de configuración de chip.<br />ARCNET tiene un bajo rendimiento, soporta longitudes de cables de hasta 2000 pies cuando se usan concentradores activos. Es adecuada para entornos de oficina que usan aplicaciones basadas en texto y donde los usuarios no acceden frecuentemente al servidor de archivos. Las versiones más nuevas de ARCNET soportan cable de fibra óptica y de par-trenzado. Debido a que su esquema de cableado flexible permite de conexión largas y como se pueden tener configuraciones en estrella en la misma red de área local. ARCNET es una buena elección cuando la velocidad no es un factor determinante pero el precio si.<br />
  13. 13. Tipos de Arquitectura<br />Arcnet<br />ARCNET proporciona una red robusta que no es tan susceptible a fallos como Ethernet de cable coaxial si el cable se suelta o se desconecta. Esto se debe particularmente a su topología y a su baja velocidad de transferencia. Si el cable que une una estación de trabajo a un concentrador se desconecta o corta, solo dicha estación de trabajo se va a abajo, no la red entera. El protocolo de paso de testigo requiere que cada transacción sea reconocida, de modo no hay cambios virtuales de errores, aunque el rendimiento es mucho más bajo que en otros esquemas de conexión de red.<br />
  14. 14. Tipos de Arquitectura<br />Ethernet<br />Desarrollado por la compañía XERTOX y adoptado por la DEC (Digital EquipmentCorporation), y la Intel, Ethernet fue uno de los primero estándares de bajo nivel. Actualmente es el estándar mas ampliamente usado.<br />Ethernet esta principalmente orientado para automatización de oficinas, procesamiento de datos distribuido, y acceso de terminal que requieran de una conexión económica a un medio de comunicación local transportando trafico a altas velocidades<br />
  15. 15. Tipos de Arquitectura<br />Ethernet<br />Este protocolo está basado sobre una topología bus de cable coaxial, usando CSMA/CD ("Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones") para acceso al medio y transmisión en banda base a 10 MBPS. Además de cable coaxial soporta pares trenzados. También es posible usar Fibra Optica haciendo uso de los adaptadores correspondientes.<br />Además de especificar el tipo de datos que pueden incluirse en un paquete y el tipo de cable que se puede usar para enviar esta información, el comité especificó también la máxima longitud de un solo cable (500 metros) y las normas en que podrían usarse repetidores para reforzar la señal en toda la red.<br />
  16. 16. Tipos de Arquitectura<br />Ethernet<br />Con este tipo de redes, se podrá intercambiar información entre computadoras y manejar completamente una computadora desde la otra. Además se podrá compartir el acceso a internet.<br />Las especificaciones de Ethernet describen como los datos pueden ser enviados entre computadoras en una proximidad física en lo que es llamado red de área local: LAN. Para ser una parte de ésta LAN, cada computadora necesita una interface de red - que "empaqueta" los datos para que "viajen" a través de la red - y un punto de conexión, o puerto, para el cableado especial que conecta todas las PCs.<br />Éste puerto, creado en la placa madre o una tarjeta interface de red, envía los datos a la red y recibe la información enviada desde otras computadoras a la red.<br />
  17. 17. Tipos de Arquitectura<br />Ethernet<br />La forma de enviar datos es segura, ya que emplea un protocolo especial para Ethernet llamado Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones (CSMA/CD). La información se envía en forma de paquetes, y es muy seguro, ya que si se pierde alguno, se vuelven a enviar.<br />En estas redes, las computadoras están conectadas a un hub, que es un dispositivo central que se encarga de distribuir de forma correcta los paquetes de información.<br />Además de esta, existen otras formas de enviar la información, todo depende de la cantidad de computadoras que desees conectar. Si solo deseas conectar dos, la red es peer-to-peer, que se instala de forma sencilla y va desde un puerto al otro de las computadoras.<br />
  18. 18. Tipos de Arquitectura<br />Ethernet<br />Las conexiones Ethernet pasan información rápidamente. Por ejemplo el 10 Base-T, pasa 10 megabits por segundo; aunque con la mejoría de las redes en el cableado, la información que pasa actualmente es varias veces mayor.<br />En la actualidad se está implementando una nueva tecnología llamada Ethernet 10-gbps, que envía 10 gibabits por segundo.<br />Como vemos, disponemos de muy buenas velocidades para conectarse en red, además es bastante accesible. De esta forma podrás compartir con las máquinas una sola conexión a internet y además no será necesario que cambies los periféricos de lugar, ya que puedes usarlos remotamente.<br />
  19. 19. Tipos de Arquitectura<br />Funciones De Ethernet<br />Encapsulación de datos<br />Formación de la trama estableciendo la delimitación correspondiente<br />Direccionamiento del nodo fuente y destino<br />Detección de errores en el canal de transmisión<br />
  20. 20. Tipos de Arquitectura<br />Funciones De Ethernet<br />Manejo de Enlace<br />Asignación de canal<br />Resolución de contención, manejando colisiones<br />Codificación de los Datos<br />Generación y extracción del preámbulo para fines de sincronización<br />Codificación y decodificación de bits<br />
  21. 21. Tipos de Arquitectura<br />Funciones De Ethernet<br />Acceso al Canal<br />Transmisión / Recepción de los bits codificados.<br />Sensibilidad de portadora, indicando trafico sobre el canal<br />Detección de colisiones, indicando contención sobre el canal<br />
  22. 22. Tipos de Arquitectura<br />Funciones De Ethernet<br />Formato de Trama<br />En una red ethernet cada elemento del sistema tiene una dirección única de 48 bits, y la información es transmitida serialmente en grupos de bits denominados tramas. Las tramas incluyen los datos a ser enviados, la dirección de la estación que debe recibirlos y la dirección de la estación que los transmite<br />Cada interface ethernet monitorea el medio de transmisión antes de una transmisión para asegurar que no esté en uso y durante la transmisión para detectar cualquier interferencia.<br />
  23. 23. Tipos de Arquitectura<br />Funciones De Ethernet<br />En caso de alguna interferencia durante la transmisión, las tramas son enviadas nuevamente cuando el medio esté disponible. Para recibir los datos, cada estación reconoce su propia dirección y acepta las tramas con esa dirección mientras ignora las demás.<br />El tamaño de trama permitido sin incluir el preámbulo puede ser desde 64 a 1518 octetos. Las tramas fuera de este rango son consideradas invalidas.<br />
  24. 24. Tipos de Arquitectura<br />Modelo OSI<br />El modelo OSI surge como una búsqueda de solución al problema de incompatibilidad de las redes de los años 60. Fue desarrollado por la ISO (International OrganizationforStandardization) en 1977 y adoptado por UIT-T.<br />Consiste de una serie de niveles que contienen las normas funcionales que cada nodo debe seguir en la Red para el intercambio de información y la ínter- operatividad de los sistemas. Cada nivel del OSI es un modulo independiente que provee un servicio para el nivel superior dentro de la Arquitectura o modelo.<br />
  25. 25. Tipos de Arquitectura<br />Modelo OSI<br />El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas de comunicaciones y, por consiguiente, no especifica un estándar de comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos del Modelo OSI.<br />Como se mencionó anteriormente, OSI nace de la necesidad de uniformizar los elementos que participan en la solución del problema de comunicación entre equipos de cómputo de diferentes fabricantes.<br />
  26. 26. Tipos de Arquitectura<br />Modelo OSI<br />Estos equipos presentan diferencias en:<br />Procesador Central.<br />Velocidad.<br />Memoria.<br />Dispositivos de Almacenamiento.<br />Interfaces para Comunicaciones.<br />Códigos de caracteres.<br />Sistemas Operativos.<br />Estas diferencias propician que el problema de comunicación entre computadoras no tenga una solución simple.<br />
  27. 27. Tipos de Arquitectura<br />Modelo OSI<br />La solución de cada problema específico puede ser optimizada individualmente. Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido:<br />Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadoras habilitando así la comunicación del sistema de cómputo independientemente del:<br />Fabricante.<br />Arquitectura.<br />Localización.<br />Sistema Operativo.<br />
  28. 28. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las siguientes particularidades:<br />Estructura multinivel: Se diseñó una estructura multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicación. <br />El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un mensaje a través de los niveles inferiores en la misma computadora. La comunicación internivel está bien definida. El nivel N utiliza los servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.<br />
  29. 29. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.<br />Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y también del superior.<br />Unidades de información: En cada nivel, la unidad de información tiene diferente nombre y estructura.<br />
  30. 30. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato de control. Este elemento de control permite que un nivel en la computadora receptora se entere de que su similar en la computadora emisora esta enviándole información. Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razón, se considera que un mensaje esta constituido de dos partes: Encabezado e Información. Entonces, la incorporación de encabezados es necesaria aunque representa un lote extra de información, lo que implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la computadora destino retira los encabezados en orden inverso a como fueron incorporados en la computadora origen, finalmente el usuario sólo recibe el mensaje original.<br />
  31. 31. Tipos de Arquitectura<br />Niveles o Capas Del Modelo OSI<br />Nivel Físico: Es el nivel o capa encargada del control del transporte físico de la información entre dos puntos. Define características funcionales, eléctricas y mecánicas tales como:<br />Establecer, mantener y liberar las conexiones punto a punto y multipunto.<br />Tipo de transmisión asincrónica o sincronía<br />Modo de operación simplex, half-duplex, full dúplex.<br />Velocidad de transmisión.<br />Niveles de voltaje.<br />Distribución de pines en el conector y sus dimensiones.<br />En este nivel se definen las interfaces, módem, equipos terminales de línea, etc.<br />
  32. 32. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Enlace: Este nivel proporciona facilidades para la transmisión de bloques de datos entre dos estaciones de red.<br />Son representativos de este nivel los procedimientos:<br />Detectar errores en el nivel físico.<br />Establecer esquema de detección de errores para las retransmisiones o reconfiguraciones de la red.<br />Establecer el método de acceso que la computadora debe seguir para transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a través del enlace físico.<br />Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincronía.<br />
  33. 33. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Red:<br />La función mas importante de esta capa es la referida al control de errores en la transmisión entre dos puntos, proporcionando una transmisión libre de error sobre el medio físico lo que permite al nivel próximo mas alto asumir una transmisión virtualmente libre de errores sobre el enlace. Esta función esta dividida en dos tareas: detección y corrección de errores, entre la cual destaca la detección de errores por el método de chequeo de redundancia cíclica (CRC) y el método de corrección por retransmisión.<br />
  34. 34. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Red:<br />Destinado a definir el enrutamiento de datos en la red, así como la secuencial correcta de los mensajes. En este nivel se define la vía mas adecuada dentro de la red para establecer una comunicación ya que interviene en el enrutamiento y la congestión de las diferentes rutas.<br />Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener y terminar las conexiones.<br />Este nivel proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un mensaje en particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel de Transporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos).<br />Este nivel conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de información en una sub-red.<br />Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de la red.<br />
  35. 35. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Transporte: Este nivel actúa como un puente entre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las comunicaciones y los tres niveles superiores totalmente orientados a el procesamiento. Además, garantiza una entrega confiable de la información.<br />Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las características de transmisión y calidad de servicio requerido por el nivel 5 (Sesión).<br />Este nivel define como direccionar la localidad física de los dispositivos de la red.<br />Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.<br />
  36. 36. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Transporte:<br />Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples conexiones.<br />Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos.<br />Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.<br />Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la transferencia de información entre dos sistemas.<br />Asegura que los datos sean transmitidos libre de errores, en secuencia, y sin duplicación o perdida.<br />
  37. 37. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Sesión<br />Es la encargada de la organización y sincronización del dialogo entre terminales. Aquí se decide por ejemplo, cual estación debe enviar comandos de inicio de la comunicación, o quien debe reiniciar si la comunicación se ha interrumpido. En general control la conexión lógica (no física ni de enlace).<br />Es importante en este nivel la sincronización y resincronizacion de tal manera que el estado asumido en la sesión de comunicación sea coherente en ambas estaciones. También, se encarga de la traducción entre nombres y base de datos de direcciones.<br />
  38. 38. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Sesión<br />proveer los servicios utilizados para la organización y sincronización del diálogo entre usuarios y el manejo e intercambio de datos.<br />Establece el inicio y termino de la sesión.<br />Recuperación de la sesión.<br />Control del diálogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir entre usuarios finales.<br />Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección.<br />Permite escribir programas que correrán en cualquier instalación de red.<br />
  39. 39. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel Presentación:<br />Traduce el formato y asignan una sintaxis a los datos para su transmisión en la red.<br />Determina la forma de presentación de los datos sin preocuparse de su significado o semántica.<br />Establece independencia a los procesos de aplicación considerando las diferencias en la representación de datos.<br />Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el significado de los datos intercambiados.<br />Este nivel o capa es el encargado de la representación y manipulación de estructuras de datos. Establece la sintaxis (o forma) en que los datos son intercambiados. <br />
  40. 40. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Aplicación<br />En este nivel el usuario ejecuta sus aplicaciones. Ejemplo de este nivel son las bases de datos distribuidas en lo referente a su soporte.<br />Se distinguen dos categorías: servicios que usan el modo conexión para operar en tiempo real y aquellos que usan modos de conexión retardados (no en tiempo real).<br />Algunas aplicaciones de este nivel son:<br />
  41. 41. Tipos de Arquitectura<br />Estructura Del Modelo OSI<br />Nivel de Aplicación<br />Correo electrónico.<br />Servicios interactivos, tales como transacciones bancarias, interrogación de bases de datos, procesamiento en tiempo compartido.<br />Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias de archivos (ftp), etc.<br />

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