|

Instituto tecnológico de Oaxaca

Concentradores y conmutadores de red

Pág

ina1

Repetidor o Concentrador

ContenidoNIC (Network Interface Controller)........................................................................................2

Tipos de conexión de red......................................................................................................2

Velocidad de transmisión......................................................................................................3

Concentradores de red.........................................................................................................4

Repetidor o Concentrador.....................................................................................................4

HUB (Concentrador)..........................................................................................................4

Concentradores de doble velocidad..............................................................................5

Bridge (puente).....................................................................................................................5

Tipos de puentes...............................................................................................................5

Puente simple................................................................................................................5

Puente multipuerto.........................................................................................................5

Puente transparente......................................................................................................6

Puentes conectados a LAN diferentes..........................................................................7

Puerto de red........................................................................................................................7

Conmutador..........................................................................................................................8

Conmutadores de encaminamiento..................................................................................8

Switch (conmutador).............................................................................................................8

Store-and-Forward............................................................................................................9

Cut-Through......................................................................................................................9

Adaptative Cut-Through....................................................................................................9

Switches de Capa 2 o Layer 2 Switches.....................................................................10

Switches de Capa 3 o Layer 3 Switches.....................................................................10

Switches de Capa 4.....................................................................................................11

Bibliografía y enlaces de referencia....................................................................................11

Pág

ina2

Repetidor o Concentrador

NIC (Network Interface Controller)Se denomina también NIC al circuito integrado de la tarjeta de red que se encarga de servir como interfaz de Ethernet entre el medio físico y el equipo. Es un circuito integrado usado en computadoras o periféricos tales como las tarjetas de red, impresoras de red o sistemas intergrados, para conectar dos o más dispositivos entre sí a través de algún medio.

Cada tarjeta de red tiene un número de identificación único de 48 bits, en hexadecimal llamado dirección MAC (no confundir con Apple Macintosh). Estas direcciones hardware únicas son administradas por el Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE). Los tres primeros

octetos del número MAC son conocidos como OUI e identifican a proveedores específicos y son designados por la IEEE.

La mayoría de tarjetas traen un zócalo vacío rotulado BOOT ROM, para incluir una ROM opcional que permite que el equipo arranque desde un servidor de la red con una imagen de un medio de arranque (generalmente un disquete), lo que permite usar equipos sin disco duro ni unidad de disquete. El que algunas placas madre ya incorporan esa ROM en su BIOS y la posibilidad de usar tarjetas CompactFlash en lugar del disco duro con sólo un adaptador, hace que comience a ser menos frecuente, principalmente en tarjetas de perfil bajo.

Los controladores de red Ethernet normalmente son de 10 Mbit / s Ethernet de 100 Mbit / s Ethernet, y 1000 Mbit / s Ethernet. Estos controladores son designados 10/100/1000 y esto significa que puede soportar una tasa de transferencia máxima teórica de 10 megabits, 100 o 1000 por segundo.

Tipos de conexión de redTipo de conexión Método de comunicación Ejemplo

Conexiones de acceso telefónico

Módem, ISDN, X.25 Conectar a una red privada o a Internet mediante acceso remoto.

Conexiones de red privada virtual (VPN)

Conexiones VPN a redes de organizaciones a través de Internet mediante PPTP o L2TP

Conectar de forma protegida con una red privada a través de Internet

Kit de administración de Connection

Consulte conexiones de acceso telefónico o VPN

Conectar con una red privada mediante una configuración de acceso telefónico o VPN

Pág

ina3

Repetidor o Concentrador

Manager suministrada por el administrador de la red en un perfil de autoinstalación

Utilizar conexiones de área local

Ethernet, Token Ring, módem por cable, DSL, FDDI, IP sobre ATM, IrDA, comunicaciones inalámbricas, tecnologías WAN (T1, Frame Relay), PPPoE

Conectar directamente a una red de área local, al módem por cable o al módem DSL a través de un adaptador Ethernet o un dispositivo similar

Utilizar conexiones directas

Cable serie, vínculo de infrarrojos, cable DirectParallel

Conectar un equipo de mano que ejecuta Microsoft® Windows® CE a un equipo de escritorio para sincronizar información

Conexiones entrantes

Consulte conexiones de acceso telefónico, VPN o directas

Aceptar conexiones de acceso telefónico, VPN o directas de otros equipos

Velocidad de transmisiónLa velocidad de transmisión es la relación entre la información transmitida a través de una red de comunicaciones y el tiempo empleado para ello. Cuando la información se transmite digitalizada, esto implica que está codificada en bits (unidades de base binaria), por lo que la velocidad de transmisión también se denomina a menudo tasa binaria o tasa de bits (bit rate, en inglés). La unidad para medir la velocidad de transmisión es el bit por segundo (bps) pero es más habitual el empleo de múltiplos como kilobit por segundo (kbps, equivalente a mil bps) o megabit por segundo (Mbps, equivalente a un millón de bps).

La unidad de almacenamiento de información es el byte, a una velocidad de transmisión de 8 bps se tarda un segundo en transmitir 1 byte.

La velocidad de transmisión a través de un canal de comunicaciones hace referencia al número de bits transmitidos por unidad de tiempo, pero esto incluye también la información contenida en las cabeceras de los protocolos empleados para transmitir la información entre equipos.

Concentradores de red

Repetidor o ConcentradorDispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir distancias más largas sin degradación o con una degradación tolerable.

Un dispositivo analógico que amplifica una señal de entrada, independientemente de su naturaleza (analógica o digital).

Pág

ina4

Repetidor o Concentrador

Un dispositivo digital que amplifica, conforma, retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas funciones sobre una señal digital de entrada para su retransmisión.

En el modelo de referencia OSI el repetidor opera en el nivel físico. En el caso de señales digitales el repetidor se suele denominar regenerador ya

que, de hecho, la señal de salida es una señal regenerada a partir de la de entrada.

Cuando dos dispositivos intentan comunicar simultáneamente, ocurrirá una colisión entre los paquetes transmitidos, que los dispositivos transmisores detectan.

Al detectar esta colisión, los dispositivos dejan de transmitir y hacen una pausa antes de volver a enviar los paquetes.

HUB (Concentrador)Un repetidor (regenerador | concentrador) es un dispositivo electrónico que opera solo en el nivel físico del modelo OSI. Las señales que transportan información dentro de una red pueden viajar a una distancia fija antes de que la atenuación dañe la integridad de los datos. Un repetidor instalado en un enlace recibe la señal antes de que se vuelva demasiado débil o corrupta, regenera el patrón de bits original y coloca la copia refrescada de nuevo en el enlace.

Nos permite la langitud fisica de una red No cambia ninguna funicionalidad de la red. No es un amplificador, es tentador comparar un repetidor con un aplificador, (Un

amplificador no puede descriminar entre una señal y ruido; amplifica todo por igual. Cuando recibe una señal debilitada o corrupta, crea una copia bit por bit con la

potencia de una original)

La posición de un repetidor en un enlace es vital. Un repetidor debe estar situado de forma que una señal lo alcance antes de que cualquier posible ruido cambie el significado de sus bits.

  2. Un dispositivo digital que amplifica, conforma, retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas funciones sobre una señal.

Concentradores de doble velocidadEste tipo de dispositivos consisten fundamentalmente en dos concentradores (uno de cada velocidad) y dos puertos puente entre ellos. Los dispositivos se conectan al concentrador apropiado automáticamente, en función de su velocidad. Desde el puente sólo se tienen dos puertos, y sólo uno de ellos necesita ser de 100 Mb/s. La conexión del analizador de protocolos con un concentrador permite ver todo el tráfico en el segmento (los conmutadores caros pueden ser configurados para permitir a un puerto

Pág

ina5

Repetidor o Concentrador

escuchar el tráfico de otro puerto. A esto se le llama puerto de duplicado. Sin embargo, estos costos son mucho más elevados).

Bridge (puente)Los puentes actúan en el nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI. Los puentes pueden dividir una red grande en segmentos más pequeños. También pueden retransmitir tramas entre dos LAN originalmente separadas. Al contrario que los repetidores, los puentes contienen lógica que permite separa el tráfico de cada segmento. De esta forma, filtran el tráfico, algo que los hace útiles para controlar la congestión y aislar enlaces con problemas. Los puentes pueden también proporcionar seguridad mediante esta división del tráfico.

Un puente actúa en el nivel de enlace de datos, dándole acceso a las direcciones físicas de todas las estaciones conectadas a él. Cuando una trama entra en el puente, el puente no solo regenera la señal sino también comprueba la dirección de destino y encamina la nueva copia solo el segmento en el que se encuentra en la dirección de destino. Cuando un puente encuentra un paquete, lee la dirección contenida en la trama y compara esa dirección con una tabla que almacena las direcciones de todas las estaciones en ambos segmentos. Cuando encuentra una correspondencia, busca el segmento al que pertenece la estación y retransmite el paquete solo a ese segmento.

Tipos de puentes.Para seleccione entre segmentos, un puente debe buscar en una tabla que contenga las direcciones físicas de cada una de las estaciones conectadas a él. La tabla indica que segmento pertenece a cada estación.

Puente simpleSon el tipo de puente más primitivo y menos caros, un puente simple enlaza dos segmentos y contiene una tabla que almacena las direcciones de todas las estaciones incluidas en cada uno de ellos. Lo que lo hace primitivo es que todas las direcciones deben introducirse en forma manual. Cuando se añade una nueva estación se bebe modificar las tablas. La lógica incluida en un puente simple por tanto, es de la variedad pasa/no pasa, una configuración que hace que un puente simple sea fácil y barato de construir

Puente multipuertoSe puede utilizar para conectar más de dos LAN.

Pág

ina6

Repetidor o Concentrador

Puente transparente.Un puente transparente o de aprendizaje construye la tabla con direcciones de las estaciones a medida que realiza las funciones de un puente. Al principio en el momento de su creación su tabla de direcciones se encuentra vacía. Cuando encuentra un paquete, busca la dirección de origen y de destino. Comprueba el destino para decidir donde enviar el paquete. Si no reconoce todavía la dirección de destino, retransmite el paquete a todas las estaciones de ambos segmentos. Utiliza la dirección fuente para construir su tabla. Cuando lee una dirección fuente, anota de qué lado viene el paquete y asocia es dirección con el segmento que pertenece.

Con el primer paquete transmitido por cada estación, el puente conoce el segmento asociado con cada estación. En algún momento tendrá la tabla completa con las direcciones de las estaciones y sus segmentos respectivos almacenados en memoria.

Al continuar este proceso incluso después de que la tabla este completa, un puente transparente también se auto actualiza.

Algoritmo del árbol de expansiónLos puentes normalmente se instalan de forma redundante, lo que significa de dos LAN pueden estar conectadas por más de un puente. En este caso, si los puentes son puentes transparentes, pueden crear un bucle, lo que significa que un paquete puede ir y volver de una LAN a otra y de esta de nuevo a la primera LAN. Para evitas esta situación, los puentes actuales utilizan lo que se denomina el algoritmo del árbol de expansión.

Encaminamiento desde el origen. Otra solución para evitar los bucles en la LAN conectada por puentes es el encaminamiento desde el origen. En este método, el origen del paquete define los puentes y las LAN a través de las cuales debe pasar el paquete estas de alcanzar su destino.

Pág

ina7

Repetidor o Concentrador

Puentes conectados a LAN diferentesNormalmente, un puente debería ser capaz de conectar LAN que utilizan protocolos diferentes en el nivel de enlace de datos. Sin embargo hay muchos problemas a considerar:

Forma de la trama. Las tramas enviadas por la LAN diferentes tienen formatos diferentes

Tamaño de carga. El tamaño de los datos que pueden encapsularse en una trama varía de un protocolo a otro.

Tasa de datos. Protocolos diferentes utilizan tasas de datos diferentes. Orden de los bits de la dirección. El orden de los bits de la dirección en LAN con

protocolos diferentes no es lo mismo. Otros problemas. Hay otros problemas que deberían resolverse, como las

confirmaciones, las colisiones y la prioridad, que pueden formar parte de un protocolo de una LAN pero no de la otra.

Puerto de redEste hace referencia a una interfaz de comunicación no física utilizada para que dos ordenadores intercambien datos haciendo uso de un servicio particular. El servicio que se utilice quedará representado por un número seguido del protocolo que se utilice para la comunicación. El puerto como numeración lógica, se establece ya previamente para la mayoría de los servicios puesto que cada servicio o aplicación que se utilice, tiene asignado una referencia numérica y el tipo de protocolo que utilizará para comunicarse con uno o varios ordenadores remotos. Dicha numeración (identificación) se asigna tanto en el origen como en el destino, tanto en el servidor como en el cliente.

Finalmente la responsabilidad para la asignación de los puertos públicos (servicios más utilizados como FTP, WWW, Telnet, …) la tiene la Autoridad de asignación de numero de Internet (IANA Internet Assigned Numbers Authority).

No todos los puertos se utilizan para dar un determinado tipo de servicio de transferencia de información.

Ciertos puertos son utilizados para proporcionar pruebas de comunicación, depuración o mediciones.

Un puerto de red puede adoptar los siguientes estados:

Abierto. El puerto puede recibir conexiones. Un pequeño programa, conocido como “servidor”, se encuentra continuamente escuchando a la espera de recibir peticiones para establecer una comunicación e intercambiar datos con otro PC remoto.

Cerrado. Las conexiones se rechazan. En este caso es probable que no exista ninguna aplicación escuchando por ese puerto o no se permite el acceso por algún motivo concreto. A este estado se le considera como el comportamiento normal del sistema operativo.

Pág

ina8

Repetidor o Concentrador

Bloqueado. En este estado no es posible saber si el ordenador está conectado. Se le considera como el estado ideal. A menudo este estado se debe a la existencia de unos cortafuegos o simplemente a que el ordenador se encuentra apagado.

Los puertos inferiores al 1024 son puertos reservados para el sistema operativo y usado por "protocolos bien conocidos".

1024 (0400 en hexadecimal) y 49151 (BFFF en hexadecimal) son denominados "registrados" y pueden ser usados por cualquier aplicación. Existe una lista pública en la web del IANA donde se puede ver qué protocolo usa cada uno de ellos.

49152 (C000 en hexadecimal) y 65535 (FFFF en hexadecimal) son denominados dinámicos o privados, porque son los usados por el sistema operativo cuando una aplicación tiene que conectarse a un servidor y por tanto necesita un puerto por donde salir.

Conmutador Un conmutador es un dispositivo que ofrece la funcionalidad de un puente con una mayor eficiencia. El conmutador normalmente tiene un buffer para cada enlace (red) a la cual se conecta. Cuando recibe un paquete, almacena el paquete en el buffer correspondiente al enlace de recepción y comprueba la dirección (y algunas veces el CRC) para encontrar el enlace de salida. Si el enlace de salida se encuentra libre (no hay colisión), el conmutador envía la trama por el enlace determinador.

Los conmutadores están basado en dos estrategias diferentes: almacenamiento y reenvió y de reenvió directo. Un conmutador de almacenamiento y reenvió almacena la trama en el buffer de entrada hasta que el paquete completo ha sido recibido. Un conmutador de reenvió directo, por otro lado, encamina el paquete hacia el buffer de salida tan pronto se recibe la dirección de destino.

Conmutadores de encaminamientoUtilizan la dirección de destino del nivel de red para encontrar el enlace de salida por el cual debería encaminarse el paquete. El proceso es más rápido debido a que el software de nivel de red en un en caminador convencional busca solo la dirección de red de la siguiente estación y luego pasa esta información al software del nivel de enlace de datos para buscar el enlace de salida.

Switch (conmutador)Un conmutador o switch es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red,

Pág

ina9

Repetidor o Concentrador

pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red.

Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos.

En el caso de conectar dos conmutadores o un conmutador y un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de los dispositivos accesibles por sus puertos, por lo tanto en el puerto de interconexión se almacenan las MAC de los dispositivos del otro conmutador.

Store-and-Forward Guardan cada trama en un buffer antes del intercambio de información hacia el

puerto de salida. Mientras la trama está en el buffer, el switch calcula el CRC y mide el tamaño de la misma.

Si el CRC falla, o el tamaño es muy pequeño o muy grande (un cuadro Ethernet tiene entre 64 bytes y 1518 bytes) la trama es descartada.

Si todo se encuentra en orden es encaminada hacia el puerto de salida.

Este método asegura operaciones sin error y aumenta la confianza de la red. Pero el tiempo utilizado para guardar y chequear cada trama añade un tiempo de demora importante al procesamiento de las mismas (La demora (delay) total es proporcional al tamaño de las tramas).

Cut-Through

Los Switches Cut-Through fueron diseñados para reducir esta latencia. Minimizan el delay leyendo sólo los 6 primeros bytes de datos de la trama, que

contiene la dirección de destino MAC, e inmediatamente la encaminan. El problema de este tipo de switch es que no detecta tramas corruptas causadas

por colisiones (conocidos como runts), ni errores de CRC. Cuanto mayor sea el número de colisiones en la red, mayor será el ancho de

banda que consume al encaminar tramas corruptas.

Los switches cut-through son más utilizados en pequeños grupos de trabajo y pequeños departamentos. En esas aplicaciones es necesario un buen volumen de trabajo o throughput, ya que los errores potenciales de red quedan en el nivel del segmento, sin impactar la red corporativa.

Adaptative Cut-Through

Procesan tramas en el modo adaptativo soportan tanto store-and-forward como cut-through

Pág

ina10

Repetidor o Concentrador

Cualquiera de los modos puede ser activado por el administrador de la red, o el switch puede ser lo bastante inteligente como para escoger entre los dos métodos, basado en el número de tramas con error que pasan por los puertos.

Cuando el número de tramas corruptas alcanza un cierto nivel, el switch puede cambiar del modo cut-through a store-and-forward, volviendo al modo anterior cuando la red se normalice.

Los switches store-and-forward son utilizados en redes corporativas, donde es necesario un control de errores.

Switches de Capa 2 o Layer 2 Switches

Funcionan como puentes multi-puertos Su principal finalidad es dividir una LAN en múltiples dominios de colisión, o en los

casos de las redes en anillo, segmentar la LAN en diversos anillos. Basan su decisión de envío en la dirección MAC destino que contiene cada trama.

Posibilitan múltiples transmisiones simultáneas sin interferir en otras sub-redes.

Los switches de capa 2 no consiguen, sin embargo, filtrar difusiones o broadcasts, multicasts (en el caso en que más de una sub-red contenga las estaciones pertenecientes al grupo multicast de destino), ni tramas cuyo destino aún no haya sido incluido en la tabla de direccionamiento.

Switches de Capa 3 o Layer 3 Switches Funciones de la capa 2 Incorporan algunas funciones de enrutamiento o routing Soportan también la definición de redes virtuales (VLAN's), y según modelos

posibilitan la comunicación entre las diversas VLAN's sin la necesidad de utilizar un router externo.

Por permitir la unión de segmentos de diferentes dominios de difusión o broadcast, son recomendados para la segmentación de redes LAN muy grandes, donde la simple utilización de switches de capa 2 provocaría una pérdida de rendimiento y eficiencia de la LAN, debido a la cantidad excesiva de broadcasts.

Un switch de capa 3 es más escalable que un router, pues éste último utiliza las técnicas de enrutamiento a nivel 3 y encaminamiento a nivel 2 como complementos.

Paquete-por-Paquete (Packet by Packet)un switch Packet By Packet es un caso especial de switch Store-and-Forward, al igual que éstos, almacena y examina el paquete, calculando el CRC y decodificando la cabecera de la capa de red para definir su ruta a través del

Pág

ina11

Repetidor o Concentrador

protocolo de enrutamiento adoptado.

Layer-3 Cut-throughUn switch Layer 3 Cut-Through (no confundir con switch Cut-Through), examina los primeros campos, determina la dirección de destino (a través de la información de los headers o cabeceras de capa 2 y 3) y, a partir de ese instante, establece una conexión punto a punto (a nivel 2) para conseguir una alta tasa de transferencia de paquetes.

Switches de Capa 4(Layer 4 Switches)

Incorporan a las funcionalidades de un switch de capa 3 la habilidad de implementar la políticas y filtros a partir de informaciones de capa 4 o superiores, como puertos TCP/UDP, SNMP, FTP, etc.

Bibliografía y enlaces de referencia http://es.wikipedia.org/wiki/Network_Interface_Card http://en.wikipedia.org/wiki/Network_interface_controller http://es.wikitel.info/wiki/Velocidad_de_transmisi%C3%B3n http://technet.microsoft.com/es-es/library/cc780142%28WS.10%29.aspx http://es.wikipedia.org/wiki/Conmutador_%28dispositivo_de_red%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Concentrador http://www.aprendergratis.com/los-puertos-de-red-de-un-ordenador.html Transmisión de datos y redes de comunicación. Autor, Behrouz Forouzan,

Editorial, Mc. Graw Hill