Módulo (Fundamentos Redes) 2015 I

Universidad Nacional de Tumbes

Centro de Informtica y Telecomunicaciones

CITUNT

MODULO DE APRENDIZAJE

Asignatura: Fundamentos de Redes

Autor: Ing. Walter Hebert Castaeda Flores

TUMBES PERU

2014

ndice INTRODUCCIN... i Objetivo General.... ii Objetivos Especficos.... ii I UNIDAD Evolucin y Principios Generales del Diseo de Redes..... 1

1. Antecedentes de las Redes de Computacin..... 1 1.1. Las redes de computadora ......... 1 1.2. Qu es Internet?..... 1 1.3. ARPANET...... 1 1.4. Red de Computadoras. 2 1.5. Conectividad......... 3

2. Sistema de Procesamiento por Lotes...... 3 2.1. Sistemas Multiterminales. 4

3. Importancia de las Redes............. 5 4. Objetivos de las Redes....... 6

4.1. Compartir Recursos...... 6 4.2. Proporcionar una Alta Fiabilidad..... 6 4.3. Ahorro Econmico. 6 4.4. Es un Medio de Comunicacin... 6

5. Ventajas y Desventajas que ofrece una red... 6 6. Elementos Fundamentos de una Red.. 7

6.1. Servidor.. 7 6.2. Estacin de Trabajo..... 8 6.3. Medios de Transmisin.... 8

6.3.1. Medios Guiados.. 8 6.3.2. Medios no Guiados.... 10

6.4. Tipos de red...... 12 6.4.1. Punto a Punto.... 12 6.4.2. Redes de rea Local (LAN). 12 6.4.3. Redes de rea Metropolitana (MAN). 13 6.4.4. Redes de rea Extendida (WAN) 13 6.4.5. Redes Inalmbricas (WLAN).... 14

6.5. Tipos de Seales Elctricas. 15 7. Topologas de Red... 15

7.1. Topologa de Bus...... 16 7.2. Topologa de Anillo... 16 7.3. Topologa de Doble Anillo... 16 7.4. Topologa en Estrella... 17 7.5. Topologa en Estrella Extendida.... 17 7.6. Topologa en rbol... 18 7.7. Topologa en Malla Completa..... 18 7.8. Topologa de Red Celular... 19 7.9. Topologa Irregular... 19

8. Convergencia de LAN y WAN... 19 9. Direccionamiento de los nodos de Red... 22

9.1. Unicast....... 22 9.2. Multicast......... 22 9.3. Broadcast....... 23 9.4. Anycast....... 23 9.5. Geocast...... 24

10. Redes de Conmutacin de Circuitos y Paquetes.. 24 11. Modelos de Referencia OSI.. 32

11.1. Capa Fsica....... 32 11.2. Capa de Enlace de Datos.............. 32 11.3. Capa de Red..... 33 11.4. Capa de Transporte...... 33 11.5. Capa de Sesin.... 33 11.6. Capa de Presentacin.. 33 11.7. Capa de Aplicacin... 38

II UNIDAD

Transmisin Inalmbrica en Redes LAN y WAN.. 34 1. Medios de Transmisin Inalmbricos.. 34

1.1. Infrarrojos... 35 1.2. Microondas.... 36

1.2.1. Terrestres. 36 1.2.2. Por Satlite.. 36

1.3. Ondas de Radio..... 36 2. Ethernet........ 37 3. CSMA/CD y CSMA/CA... 39 4. Especificaciones ms usadas del medio fsico de Ethernet.. 42

4.1. Fast Ethernet.. 42 4.2. Gigabit Ethernet..... 43

5. WAN de Circuito Virtual.. 45 5.1. Dispositivos WAN.. 45

6. Hardware de Conectividad para una Red... 46 6.1. Modem. 46 6.2. Hubs 47 6.3. Repetidores 48 6.4. Bridges 49 6.5. Switch.. 50 6.6. Access Point... 52 6.7. Router... 52

III UNIDAD 1. Direccionamiento en redes TCP/IP.... 54

1.1. Modelo TCP/IP. 54 1.2. Direccionamiento IP.... 54

1.2.1. Clases de Direcciones IP. 56 a) Clase A.... 56 b) Clase B.... 56 c) Clase C... 56 d) Clase D... 57 e) Clase E... 57

1.2.2. Clases de Direcciones IP No Reservadas... 57 1.2.3. Numero de Hosts y redes en los tipos de clase..... 57 1.2.4. Octetos de red y de servidor.. 57 1.2.5. Representacin decimal punteada de las mscaras de

Subred... 57 1.2.6. Representacin de la longitud del prefijo de red de la

mscara de subred.. 58 2. Direcciones Pblicas y Privadas. 58

2.1. Direcciones Pblicas...... 58 2.2. Direcciones ilegales 59 2.3. Direcciones Privadas............ 59

3. Introduccin al Protocolo de Internet.. 60 3.1. DNS....... 60 3.2. Direcciones de Correo Electrnico...... 60 3.3. Direcciones de Recursos (URL) 61

4. Software de Red 61 4.1. Aplicaciones. 62

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..... 63

CITUNT i ING. HEBERT CASTAEDA FLORES

INTRODUCCIN

Las redes de computadoras aparecieron en las fechas recientes, a finales de los aos de 1960 y han heredado un gran nmero de propiedades tiles de sus predecesores, las viejas y ampliamente difundidas redes telefnicas. Sin embargo las redes de computadoras han aportado algo novedoso al mundo de las comunicaciones: el prcticamente inagotable almacenamiento de informacin acumulada por la civilizacin humana en el transcurso de sus varios miles de aos de existencia. Este almacenamiento de informacin continua y crece de manera constante. Lo anterior fue particularmente notable a mediados de la dcada de 1990, cuando el rpido crecimiento de internet demostr claramente que el acceso libre y annimo a la informacin y las comunicaciones instantneas y por escrito era de gran valor para la mayora de las personas. La influencia de las redes de computadoras para otros tipos de redes dio como resultado la convergencia de redes, un proceso que comenz mucho antes que Internet. La transmisin de voz digital a travs de las redes telefnicas fue uno de los primeros indicios de dicha convergencia. Indicios ms recientes de la convergencia son constituidos por el desarrollo activo de nuevos servicios en redes de computadoras que eran privativos de las redes telefnicas, de radio y de televisin, como voz sobre IP (VoIP), transmisiones por radio y servicios de televisin. En la actualidad las redes evolucionan a una velocidad significativa. Constantemente aparecen nuevos protocolos, aplicaciones y dispositivos que mejoran las comunicaciones en diferentes niveles. Es muy importante entender los conceptos fundamentales de las redes pues ellos nos ayudan a digerir de una manera mucho ms fcil las nuevas tecnologas que aparecen constantemente.

CITUNT ii ING. HEBERT CASTAEDA FLORES

1. OBJETIVO GENERAL

Explicar el funcionamiento de los diferentes tipos de redes, identificar los dispositivos que se deben tener en cuenta para la implementacin de una red y las consideraciones que se deben seguir para realizar un cableado estructurado, culminando con la instalacin de una red punto a punto y el diseo de una WLAN.

2. OBJETIVOS ESPECFICOS

- Explicar los elementos y procesos que intervienen en una comunicacin entre

dispositivos. - Conocer la evolucin de las tecnologas de cmputo basado en redes de

computadoras. - Reconocer topologas de redes y estndares. - Conocer los accesos a servicios de Internet ms implantados en la actualidad. - Describir el concepto de arquitectura de red y la comunicacin entre los elementos que

lo constituyen. - Presentar dos modelos de arquitectura de red y discutir sus diferencias: OSI/ISO

TCP/IP. - Clasificar redes de dispositivos en funcin de su forma geomtrica, modo de conexin,

rea geogrfica que ocupan, mbito de empleo y gestin o forma de establecer la comunicacin.

- Conocer cmo est constituida una red de rea local (LAN) y red de rea amplia (WAN).

INFORMATICA Y SISTEMAS FUNDAMENTOS DE REDES

CITUNT 1 ING. HEBERT CASTAEDA FLORES

I UNIDAD

EVOLUCIN Y PRINCIPIOS GENERALES DEL DISEO DE REDES

1. Antecedentes de las Redes de Computadoras 1.1. Las redes de computadora como resultado de la evolucin de las tecnologas de

cmputo y de las telecomunicaciones.

Es posible que el ejemplo ms antiguo de una red que haya abarcado grandes territorios y ofrecido servicios a mltiples clientes haya sido el sistema de suministro de agua en la antigua Roma. Pero, que sin importar que tan distantes y diversas en su naturaleza puedan ser las redes, todas tienen algo en comn. Por ejemplo, se puede dibujar una analoga clara entre los componentes de las redes elctricas y los de cualquier red de computadoras de gran tamao.

Las redes de computadoras, tambin conocidas como redes de comunicacin de datos o de transmisin de datos, representan el resultado lgico de la evolucin de dos de las ramas cientficas y tecnolgicas ms importantes de la civilizacin moderna: Las tecnologas de las computadoras y de las telecomunicaciones.

Figura 1. Evolucin de las redes de computadoras en la interface entre las tecnologas de la informacin y de las telecomunicaciones.

Las redes de computadoras representan un caso particular de sistemas de cmputo distribuido en los que un grupo de computadoras trabajan de manera coordinada para realizar una serie de tareas interrelacionadas mediante el intercambio de datos de manera automtica.

1.2. Qu es Internet? Podemos definir a Internet como una red de redes, es decir, una red que no slo interconecta computadoras, sino que interconecta redes de computadoras entre s. Una red de computadoras es un conjunto de mquinas que se comunican a travs de algn medio (cable coaxial, fibra ptica, radiofrecuencia, lneas telefnicas, etc.) con el objeto de compartir recursos.

1.3. ARPANET La red de computadoras Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) fue creada por encargo del Departamento de Defensa de los Estados Unidos ("DOD" por sus siglas en ingls) como medio de comunicacin para los diferentes organismos del pas. El primer nodo se cre en la Universidad de California, Los ngeles y fue la

Telecomunicaciones Computacin

Redes de Computadoras



espina dorsal de Internet hasta 1990, tras finalizar la transicin al protocolo TCP/IP iniciada en 1983. El Protocolo utilizado en ese entonces por las mquinas conectadas a ARPANET se llamaba NCP (Network Control Protocol o Protocolo de Control de Red), pero con el tiempo dio paso a un protocolo ms sofisticado: TCP/IP, que de hecho est formado no por uno, sino por varios protocolos, siendo los ms importantes el protocolo TCP (Transmission Control Protocol o Protocolo de Control de Transmisin) y el Protocolo IP (Internet Protocol o Protocolo de Internet). TCP convierte los mensajes en paquetes en la maquina emisora, y los reensambla en la mquina destino para obtener el mensaje original, mientras que IP es el encargado de encontrar la ruta al destino. ARPANET, y sus redes asociadas empezaron a ser conocidas como Internet.

1.4. Red de Computadoras

Una red de computadoras, tambin llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informtica, es un conjunto de equipos informticos y software conectados entre s por medio de dispositivos fsicos que envan y reciben impulsos elctricos, ondas electromagnticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir informacin, recursos y ofrecer servicios. Como en todo proceso de comunicacin se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creacin de una red de computadoras es compartir los recursos y la informacin en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la informacin, aumentar la velocidad de transmisin de los datos y reducir el costo general de estas acciones.

Figura 2. Red de Computadoras

Actualmente no slo las computadoras hacen uso de las redes, podemos encontrar sensores, dispositivos de control, celulares, PDAs, etc. que se conectan directamente a la red. Una de las primeras actividades que debe ser cumplida es identificar los requisitos y restricciones que influyen en el diseo de la red que vamos a construir. Es muy importante entender cules son las necesidades que debe cubrir la red desde diferentes puntos de vista:

Programador de Aplicaciones: se debe garantizar que cada mensaje llegue a su

destino y sin errores.

Diseador de Redes: mostrar las propiedades de la red para valorar que los

recursos sean repartidos de forma efectiva y equitativa a todos los usuarios de la red.

Proveedor de Red: Compilar todos sistemas que deben ser administrados, identificar las posibles fallas y como puede llevarse la contabilidad del uso de la red.

A continuacin veremos los distintos factores que intervienen en el diseo de redes de acuerdo a los diferentes puntos de vista antes expuestos.



1.4.1. Conectividad

El objetivo fundamental y realmente obvio de una red es proveer conectividad entre sus nodos. Dependiendo de las necesidades de sus usuarios las redes pueden estar aisladas (por motivos de seguridad por ejemplo) o conectadas a otras redes.

Enlace (link): En el nivel ms bajo la una red consiste de dos o ms

computadores conectados a travs de un medio fsico (cable coaxial, cable par trenzado o fibra ptica)

Nodo: Cada computador o dispositivo conectado.

Figura 3. Nodos y enlace en una red

Enlace punto a punto: Algunas veces los enlaces estn limitados a conectar un

par de nodos.

Figura 4. Enlace punto a punto

Enlaces de acceso mltiple: Ms de dos nodos comparten el mismo enlace.

Figura 5. Enlace de acceso mltiple

2. Sistema de Procesamiento por Lotes

Se conoce como sistema por lotes (batch processing), o modo batch, a la ejecucin de un programa sin el control o supervisin directa del usuario (que se denomina procesamiento interactivo). Este tipo de programas se caracterizan porque su ejecucin no precisa ningn tipo de interaccin con el usuario. Los programas que ejecutan por lotes suelen especificar su funcionamiento mediante scripts o guiones (procedimientos) en los que se indica qu se quiere ejecutar y, posiblemente, qu tipo de recursos necesita reservar. Los sistemas de procesamiento por lotes estaban basados primordialmente por Mainframes y constituan computadoras universales poderosas y confiables. Los usuarios preparaban tarjetas perforadas que contenan datos y cdigos de programa y despus transferan estas tarjetas al centro de cmputo. Los operadores insertaban estas tarjetas a la computadora y los usuarios obtenan los resultados un da despus en forma impresa (ver Figura 6). Por lo tanto



una sola tarjeta perforada que tuviera un error podra significar un retraso de al menos 24 horas.

Figura 6. Sistema Centralizado basado en un mainframe

Mainframe: Una computadora central o mainframe es una computadora grande,

potente y costosa usada principalmente por una gran compaa para el procesamiento de una gran cantidad de datos; por ejemplo, para el procesamiento de transacciones bancarias.

2.1. Sistemas Multiterminales: Prototipo de una Red de Computadoras Aparecieron nuevos mtodos para disear el procesamiento en las computadoras. Dichos mtodos vislumbraron la posibilidad de tener en cuenta la conveniencia del usuario final. Por tanto, los sistemas multiterminales evolucionaron (Figura 7). En dichos sistemas de tiempo compartido, la computadora estaba a disposicin de varios usuarios, quienes tenan sus propias terminales, desde donde podan comunicarse con la computadora. El tiempo de respuesta del sistema de cmputo era lo suficientemente corto para ocultar que la computadora daba servicios a mltiples usuarios en paralelo.

Figura 7. Los sistemas multiterminales, los cuales trabajan en modo de tiempo compartido, fueron el primer paso en el desarrollo de las LAN.



Las terminales podan instalarse fuera de los centros de cmputo y sobre los escritorios de todas las empresas. A pesar de que el poder de procesamiento se conservaba totalmente centralizado, algunas funciones se distribuyeron, como la entrada y salida de datos. Dichos sistemas multiterminales centralizados tenan una apariencia similar a las Redes de rea Local (LAN).

3. Importancia de las Redes

Decir que las redes de computadoras sirven para compartir cualquier tipo de informacin, de una manera muy rpida y eficaz, es muy importante hoy en da ya que vivimos en una poca de la globalizacin y este es un trmino muy usado en estos tiempos. Principalmente la globalizacin se lleva a cabo gracias a las redes de computadoras, ya que con ellas es posible comunicarse en cuestin de segundos con cualquier pas del mundo, e intercambiar informacin sin tener que levantarse de tu asiento.

Figura 8. Red formada por conexiones entre grupo de Computadoras

Con las redes de computadoras tambin se pueden formar grupos de discusin en tiempo real sin importar los lmites geogrficos, y hasta participar en movimientos polticos o ayudar a las vctimas de un desastre natural.

Figura 9. Aplicacin de una red en diferentes reas de Trabajo



Las redes lograron agilizar y dar un gran paso al mundo, ya que grandes cantidades de informacin se trasladan de un sitio a otro sin peligro de extraviarse en el camino y en cuestin de tan solo unos segundos. Las redes tambin facilitan las operaciones de las empresas que cuentan con oficinas en diversos lugares o que tienen sucursales en cualquier parte del mundo. Las computadoras pueden estar conectas a travs de Internet, mediante lneas telefnica y fibras pticas. Adems, no solo se comparten datos en las redes, sino los recursos como impresoras, programas, memoria, unidades de almacenamiento de datos, bases de datos, bibliotecas de consulta, etc. La importancia de las redes gira alrededor de los tres componentes esenciales de todo sistema de computacin:

HARDWARE: Las redes permiten compartir hardware de computacin, reduciendo el

costo y haciendo accesibles poderosos equipos de cmputo.

SOFTWARE: Con las redes es posible compartir datos y programas de software,

aumentando le eficiencia y la productividad.

SERES HUMANOS: Las redes permiten a la gente colaborar en formas que sin ellas,

seran difciles o imposibles.

4. Objetivos de las Redes El objetivo bsico de una Red consiste en compartir recursos entre los integrantes de la misma, es decir, posibilita que la informacin y la infraestructura estn disponibles para cualquier elemento de la Red que lo solicite, sean programas, archivos y equipos; lo anterior sin importar la ubicacin fsica del recurso y del usuario. A continuacin tenemos algunos objetivos ms resaltantes e importantes: 4.1. Compartir Recursos, es hacer que todos los programas, datos y equipo estn

disponibles para cualquiera de la red que as lo solicite, sin importar la localizacin fsica del recurso y del usuario.

4.2. Proporcionar una Alta Fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro.

Por ejemplo todos los archivos podran duplicarse en dos o tres mquinas, de tal manera que si una de ellas no se encuentra disponible, podra utilizarse una de las otras copias. Adems, la presencia de mltiples CPU significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor.

4.3. Ahorro Econmico, los ordenadores pequeos tienen una mejor relacin costo /

rendimiento, comparada con la ofrecida por las mquinas grandes. 4.4. Es un Medio de Comunicacin, entre personas que se encuentran muy alejadas

entre s. Con el ejemplo de una red es relativamente fcil para dos o ms personas que viven en lugares separados, escribir informes juntos.

5. Ventajas y Desventajas que Ofrece una Red

5.1. Ventajas:

- Flujo oportuno de informacin - Reduccin de costos administrativos - Reduccin de costos operativos - Ganancia de velocidad para la ejecucin de procesos - Comparticin de programas y archivos - Comparticin de los recursos de la red



- Comparticin de bases de datos - Posibilidad de ejecutar software de red - Uso del correo electrnico - Creacin de grupos de trabajo - Gestin centralizada - Seguridad - Mejoras en la organizacin de la empresa.

5.2. Desventajas:

- La instalacin puede ser costosa si las computadoras estn muy distanciadas entre s

fsicamente (a cientos de kilmetros); aunque esto es cada vez ms barato de hacer, incluso internet solucion muchos de estos problemas.

- Todava sigue siendo un poco complicado crear la red (por lo menos para los usuarios ms inexpertos).

6. Elementos Fundamentales de una Red

Entre estos elementos contamos con:

1. El equipo de cmputo que se estar utilizando (Servidor y Estacin de Trabajo) 2. Las tarjetas de Interface 3. El Medio de Transmisin para interconectar los equipos 4. El Sistema Operativo.

No existe una regla especfica sobre cul de todos los elementos hay que escoger como el primero. Son nuestros requerimientos lo que nos guiaran en tal decisin.

6.1. Servidor:

Es la computadora central que nos permite compartir recursos y es donde se encuentra alojado el sistema operativo de red.

Figura 10. Servidor

Caractersticas:

- Suficiente capacidad de procesamiento. Ranuras de expansin disponibles para un futuro crecimiento.

- Disco duro de gran capacidad de almacenamiento para la instalacin de todo el software requerido.

- Suficiente memoria RAM para correr las aplicaciones de la Red.



6.2. Estacin de Trabajo:

Son microcomputadoras interconectadas por una tarjeta de Interface. Ellas compartirn recursos del Servidor y realizarn un proceso distribuido.

Figura 11. Estacin de Trabajo

Caractersticas: - Contar por lo menos con una memoria RAM mnima de 256MB. - Ranura de expansin para la colocacin de la tarjeta interface. - Unidad de disco flexible - Disco duro para futuros crecimientos.

6.3. Medios de Transmisin 6.3.1. Medios Guiados (cableado)

Puede considerarse como parte del Hardware, puesto que es el medio fsico a travs del cual viajan las seales que llevan datos entre las Estaciones de la Red.

Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son:

a. Velocidad de transmisin que se quiere conseguir. b. Distancia mxima entre computadoras que se van a conectar. c. Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red.

6.3.1.1. Cable Coaxial:

Consiste de un ncleo slido de cobre rodeado por un aislante, una combinacin de blindaje y alambre de tierra y alguna otra cubierta protectora. El cable coaxial no interfiere con seales externas y puede transportar de forma eficiente seales en un gran ancho de banda con menor atenuacin que un cable normal.

Figura 12. El Cable coaxial y sus partes



El coaxial tiene una limitacin para transportar seales de alta frecuencia en largas distancias ya que a partir de una cierta distancia el ruido superar a la seal.

6.3.1.2. Cable UTP (Par Trenzado) Es una forma de conexin en la que dos aisladores son entrelazados para darle mayor esttica al terminado del cable y aumentar la potencia y la diafona de los cables adyacentes. El entrelazado de los cables aumenta la interferencia debido a que el rea de bucle entre los cables, la cual determina el acoplamiento elctrico en la seal, es aumentada. En la operacin de balanceado de pares, los dos cables suelen llevar seales paralelas y adyacentes, las cuales son combinadas mediante sustraccin en el destino.

Figura 13. Cable de Par Trenzado

El cable de Par Trenzado debe emplear conectores RJ45 para unirse a los distintos elementos de hardware que componen la red. Actualmente de los ocho cables slo cuatro se emplean para la transmisin de los datos. stos se conectan a los pines del conector RJ45 de la siguiente forma: 1, 2 (para transmitir), 3 y 6 (para recibir).

Figura 14. Conectores RJ45

6.3.1.3. Fibra ptica:

Es un medio de transmisin empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los datos a transmitir.



Figura 15. Fibra ptica

El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el ncleo de la fibra con un ngulo de reflexin por encima del ngulo lmite de reflexin total. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisin por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnticas.

6.3.2. Medios no Guiados Son las que no confinan las seales mediante ningn tipo de cable, sino que las seales se propagan libremente a travs del medio. Entre los medios ms importantes se encuentran el aire y el vaco. Tanto la transmisin como la recepcin de informacin se llevan a cabo mediante antenas. La configuracin para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

En la direccional, la antena transmisora emite la energa electromagntica

concentrndola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.

En la omnidireccional, la radiacin se hace de manera dispersa,

emitiendo en todas direcciones pudiendo la seal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la seal transmitida es ms factible confinar la energa en un haz direccional.

6.3.2.1. Red Satelital

Consiste de un transponer (dispositivo receptor-transmisor), una estacin basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisin y recepcin del trfico de comunicaciones, a travs del sistema de satlite.

Figura 16. Red Satelital



6.3.2.2. Microondas Terrestres

Las microondas son todas aquellas bandas de frecuencia en el rango de 1 GHz en adelante, el trmino microondas viene porque la longitud de onda de esta banda es muy pequea, resultado de dividir la velocidad de la luz (3x108 m/s) entre la frecuencia en Hertz. Pero por costumbre el trmino microondas se le asocia a la tecnologa conocida como microondas terrestres que utilizan un par de radios y antenas de microondas.

Figura 17. Equipos Microondas

Las estaciones de microondas consisten de un par de antenas con lnea de vista conectadas a un radio transmisor que radian radio frecuencia (RF) en el orden de 1 GHz a 50 GHz Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 10-15 GHz, 18, 23 y 26 GHz, las cuales son capaces de conectar dos localidades de hasta 24 kilmetros de distancia una de la otra

Figura 18. Enlace de Microondas de lnea de Vista

6.3.2.3. Infrarrojo

Se encuentran limitados por el espacio y los obstculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequea (850-900 nm), hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las seales de radio. Es por este motivo que las redes infrarrojas suelen estar dirigidas a oficinas o plantas de oficinas de reducido tamao.

6.3.2.4. Bluetooth Es una especificacin industrial para Redes Inalmbricas de rea Personal (WPANs) que posibilita la transmisin de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:



Facilitar las comunicaciones entre equipos mviles y fijos.

Eliminar cables y conectores entre stos.

Ofrecer la posibilidad de crear pequeas redes inalmbricas y facilitar la sincronizacin de datos entre equipos personales.

Los dispositivos que con mayor frecuencia utilizan esta tecnologa pertenecen a sectores de las telecomunicaciones y la informtica personal, como PDA, telfonos mviles, computadoras porttiles, ordenadores personales, impresoras o cmaras digitales.

Figura 19. Dispositivos Bluetooth

6.4. Tipos de Red

Las redes de computacin existen en todas las formas y tamaos, pero en su mayora pueden clasificarse como redes locales o redes extendidas. Los tipos de redes de computadoras son: Punto a punto, Redes de rea local (LAN), Redes de rea Metropolitana (MAN), Redes de rea mundial (WAN), Redes Inalmbricas (WLAN). 6.4.1. Punto a Punto

Una red punto a punto es aquella para la que siempre dos terminales estn unidas por una lnea o cable no compartido tal que su uso es dedicado slo a esas dos terminales.

Figura 20. Red Punto a Punto

6.4.2. Redes de rea Local (LAN)

Conjunto de computadoras que pueden compartir datos, aplicaciones y recursos (por ejemplo impresoras). Las computadoras de una red de rea local (LAN) estn separadas por distancias de hasta unos pocos kilmetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios.



Una LAN permite la transferencia rpida y eficaz de informacin en el seno de un grupo de usuarios y reduce los costos de explotacin.

Figura 21. Red de rea Local

Una LAN suele estar formada por un grupo de computadoras, pero tambin puede incluir impresoras o dispositivos de almacenamiento de datos como unidades de disco duro.

6.4.3. Redes de rea Metropolitana (MAN)

Las redes locales actuales pueden extenderse ms all de los lmites del propio lugar de trabajo. Con la informtica mvil y la proliferacin de las redes locales, es necesario que cuando un usuario se encuentre fuera de su lugar de trabajo exista alguna posibilidad de conectar con la red local de la empresa, ya sea para consultar correo electrnico, para enviar datos o imprimir un informe en un dispositivo de la propia empresa para que lo puedan ver otras personas de la compaa.

Figura 22. Red de rea Metropolitana

Estn separadas por distancias de varios kilmetros, y suelen usarse en ciudades o estados.

6.4.4. Redes de rea Extensa (WAN)

Una red extendida (WAN: Wide Area Network) es, como lo implica su nombre, una red que se extiende a larga distancia.



Figura 23. Red de rea Extendida

Las redes extendidas son posibles gracias al extenso cableado de lneas telefnicas, torres de retransmisin de microondas y satlites que abarcan todo el globo terrqueo. Algunas redes extendidas en operaciones privadas diseadas para enlazar oficinas corporativas; otras son redes pblicas o semipblicas usadas por muchas organizaciones.

6.4.5. Redes Inalmbrica (WLAN) Las redes inalmbricas se toman como una categora aparte porque no utilizan un medio fsico de conexin, y por lo tanto no tienen los mismos lmites que las tres categoras anteriores.

Figura 24. Red Inalmbrica

El principal medio de transmisin son las ondas electromagnticas que viajan a travs del aire en forma de microondas, se utilizan antenas y satlites como elementos de interconexin; tienen un alcance global y local, son de uso privado con velocidades de transmisin extremadamente altas pero muy susceptibles a las interferencias. Actualmente son utilizadas por empresas gubernamentales, militares y de investigacin.

6.5. Tipos de Seales Elctricas

Una seal elctrica es un tipo de seal generada por algn fenmeno electromagntico. Estas seales pueden ser analgicas, si varan de forma continua en el tiempo, o digitales si varan de forma discreta (con valores dados como 0 y 1). Analgicas: Una seal analgica es un tipo de seal generada por algn tipo de fenmeno electromagntico y que es representable por una funcin matemtica continua



en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de informacin) en funcin del tiempo.

Figura 25. Seal Analgica

Digitales: La seal digital es un tipo de seal generada por algn tipo de fenmeno electromagntico en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en trmino de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango.

Figura 26. Seal Digital: 1) Nivel Alto, 2) Nivel Bajo, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada

Si la seal transmitida solo es capaz de tomar un nmero finito de valores (0 y 1, por ejemplo) se dice que la transmisin es digital. Por ejemplo, el interruptor de la luz slo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lmpara: encendida o apagada.

7. Topologas de Red

La disposicin de los diferentes componentes de una red se conoce con el nombre de topologa de la red. La topologa idnea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el nmero de mquinas a interconectar, el tipo de acceso al medio fsico que deseemos, etc. Podemos distinguir tres aspectos diferentes a la hora de considerar una topologa: 1. La topologa fsica, que es la disposicin real de las mquinas, dispositivos de red y

cableado (los medios) en la red.

2. La topologa matemtica, mapas de nodos y enlaces, a menudo formando patrones.

3. La topologa lgica, que es la forma en que las mquinas se comunican a travs del medio fsico. Los dos tipos ms comunes de topologas lgicas son broadcast (Ethernet) y transmisin de tokens (Token Ring).

Tipos de Topologas de red:



7.1. Topologa de Bus

La topologa de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexin entre nodos. Fsicamente cada host est conectado a un cable comn, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados. Es la topologa ms comn en pequeas LAN, con HUB o SWITCH final en uno de los extremos.

Figura 27. Topologa de Bus

7.2. Topologa de Anillo

Una topologa de anillo se compone de un solo anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo est conectado solamente con los dos nodos adyacentes.

Figura 28. Topologa de Anillo

Los dispositivos se conectan directamente entre s por medio de cables en lo que se denomina una cadena margarita. Para que la informacin pueda circular, cada estacin debe transferir la informacin a la estacin adyacente.

7.3. Topologa de Doble Anillo

Una topologa en anillo doble consta de dos anillos concntricos, donde cada host de la red est conectado a ambos anillos, aunque los dos anillos no estn conectados directamente entre s. Es anloga a la topologa de anillo, con la diferencia de que, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos.



Figura 29. Topologa de Doble Anillo

La topologa de anillo doble acta como si fueran dos anillos independientes, de los cuales se usa solamente uno por vez.

7.4. Topologa en Estrella La topologa en estrella tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los dems nodos. Por el nodo central, generalmente ocupado por un HUB, pasa toda la informacin que circula por la red. La ventaja principal es que permite que todos los nodos se comuniquen entre s de manera conveniente. La desventaja principal es que si el nodo central falla, toda la red se desconecta.

Figura 30. Topologa en Estrella

7.5. Topologa en Estrella Extendida

La topologa en estrella extendida es igual a la topologa en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central tambin es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central est ocupado por un HUB o un SWITCH, y los nodos secundarios por HUBs. La ventaja de esto es que el cableado es ms corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central.



Figura 31. Topologa en Estrella Extendida

La topologa en estrella extendida es sumamente jerrquica, y busca que la informacin se mantenga local. Esta es la forma de conexin utilizada actualmente por el sistema telefnico.

7.6. Topologa en rbol

La topologa en rbol es similar a la topologa en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un HUB o SWITCH, desde el que se ramifican los dems nodos.

Figura 32. Topologa en rbol

7.7. Topologa en Malla Completa

En una topologa de malla completa, cada nodo se enlaza directamente con los dems nodos. Las ventajas son que, como cada todo se conecta fsicamente a los dems, creando una conexin redundante, si algn enlace deja de funcionar la informacin puede circular a travs de cualquier cantidad de enlaces hasta llegar a destino. La desventaja fsica principal es que slo funciona con una pequea cantidad de nodos, ya que de lo contrario la cantidad de medios necesarios para los enlaces, y la cantidad de conexiones con los enlaces se torna abrumadora.

Figura 33. Topologa en Malla Completa



7.8. Topologa de Red Celular

La topologa celular est compuesta por reas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro. La topologa celular es un rea geogrfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnologa inalmbrica. En esta tecnologa no existen enlaces fsicos; slo hay ondas electromagnticas.

Figura 34. Topologa de Red Celular

La ventaja obvia de una topologa celular (inalmbrica) es que no existe ningn medio tangible aparte de la atmsfera terrestre o el del vaco del espacio exterior (y los satlites). Las desventajas son que las seales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad.

7.9. Topologa Irregular

En este tipo de topologa no existe un patrn obvio de enlaces y nodos. El cableado no sigue un modelo determinado; de los nodos salen cantidades variables de cables. Las redes que se encuentran en las primeras etapas de construccin, o se encuentran mal planificadas, a menudo se conectan de esta manera.

Figura 35. Topologas Irregulares

8. Convergencia de LAN y WAN

8.1. Diferencias entre LAN y WAN:

Longitud y Calidad de los enlaces de comunicacin: Las LAN se distinguen de las WAN por sus diferencias moderadas entre los nodos de la red. Complejidad de los Mtodos de Transmisin de Datos: Debido a la baja confiabilidad de los canales fsicos de comunicacin, las WAN requieren mtodos ms sofisticados para la transmisin de datos, as como equipos ms complejos que las LAN.



Velocidad de Comunicacin de Datos: En las LAN, las velocidades (10, 16 y 100Mbps) eran significativamente ms elevadas que las WAN (2.4Kbps a 2Mbps). Gama de Servicios: Las elevadas transferencias de datos hacen posible de los diseadores de red puedan implantar una gran variedad de servicios en la LAN. Entre dichos servicios est la amplia capacidad de acceso y de utilizar archivos almacenados en los discos duros de otras computadoras conectadas en red. Las diferencias entre las LAN y las WAN comenzaron a desaparecer. Los diseadores de red empezaron a conectar LAN aisladas, utilizando WAN como medio de conexin. La gran integracin como LAN y WAN dio como resultado la penetracin significativa de las tecnologas adecuadas. La convergencia LAN-WAN es la llegada de las redes de rea metropolitana (MAN), las cuales estn posicionadas en un lugar intermedio entre las LAN y las WAN. Estas redes se disearon para ofrecer servicio a grandes ciudades.

Figura 36. Convergencia LAN-WAN

8.2. Convergencia de las Redes de Computadoras y de Telecomunicaciones

Las redes de telecomunicaciones incluyen redes telefnicas, de radio y televisin. Las redes de computadoras se disearon al inicio para transmitir informacin alfanumrica, conocida simplemente como datos (redes de datos). Las redes telefnicas y de radio se disearon para transmisin de voz solamente; las redes de televisin pueden transmisin tanto voz como video. A pesar de ello, la convergencia de las redes de computadoras y telecomunicaciones est progresando. El intento de creacin de una Red Multiservicios capaz de ofrecer varios servicios, incluidas telefona y transmisin de datos, ha dado como consecuencia el desarrollo de la tecnologa de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI). LA RDSI o ISDN (Integrated Services Digital Network) Es un protocolo estndar de red de comunicaciones, que contempla tanto las comunicaciones de voz, como las de datos, transmitiendo ambas en formato digital, y a distintas velocidades, segn el tipo de lnea RDSI.



ISDN es un complejo sistema de procesamiento de llamadas que permiten transportar por la red telefnica voz y datos en el mismo "chorro" digital. Es totalmente digital que permite el transporte de voz y de datos (textos, grficas, videoconferencia, etc.) todo transmitido desde una nica interfaz de red. Las lneas RDSI estn compuestas por dos tipos de Canales de comunicacin. Toda lnea RDSI tiene al menos un canal denominado B y otro canal denominado D o de sealizacin. Los canales B son aquellos que transportan en cada caso la voz o los datos. Los canales B, siempre son de una velocidad de 64 Kbps. Los canales D, tambin llamados canales de sealizacin, son aquellos que sirven para dialogar y sincronizarse la central pblica con los equipos de abonado, tienen una anchura mnima de 16 Kbps. y pueden llegar a tener hasta 64 Kbps segn el tipo de lnea RDSI de que se trate.

Figura 37. Red ISDN Tipos de Lnea RDSI: Acceso Bsico, tambin denominado T, est compuesto por 2 Canales B de 64 Kbps. y un canal D de 16 kbps. Acceso Primario, tambin denominado T2, est compuesto por 30 canales B de 64 Kbps. y un canal D de 64 kbps. Vamos a describir ambos tipos: PRI (Primary Rate Interface o Interface de Servicio Primario): Este tipo de servicio, est pensado para usuarios con necesidades de capacidad mayores. Normalmente este servicio est formado por 23 canales B, adems de un canal D a 64 kbps, lo que hacen un total de 1,536 Kbps. BRI (Basic Rate Interface o Interface de Servicio Bsico): Consiste en dos

canales B a 64 kbps y un canal D a 16 kbps lo que hacen un total de 144 kbps. Este servicio bsico est pensado para satisfacer las necesidades de la mayora de los usuarios individuales.



Figura 38. Red ISDN empleando BRI

9. Direccionamiento de los Nodos de Red

Una computadora puede contar con varias interfaces de red; por ejemplo, para formar anillos fsicos, cada computadora debe contar con al menos dos interfaces de red para asegurar las conexiones con sus dos computadoras vecinas. Por el nmero de interfaces direccionadas, las direcciones de red se clasifican en:

9.1. Direcciones Unidirigidas (Unicast): Se utilizan para identificar las interfaces individuales. Protocolos o dispositivos que pueden transmitir paquetes de datos de una direccin IP a otra directamente.

Figura 39. Unicast

Se basa en un proceso de envo de una informacin en una o ms unidades de datos desde una mquina origen a una nica mquina destinataria o receptor final.

9.2. Direcciones Multidirigidas (Multicast): Identifican grupos de varias interfaces. Los datos enviados a una direccin multidirigida se debern entregar a todos los nodos que pertenezcan a ese grupo.



Figura 40. Multicast

Es la comunicacin de un slo emisor y varios receptores dentro de una red. Forma de transferencia de datos en donde es posible enviar informacin de un solo emisor a muchos puntos diferentes (receptores) simultneamente.

9.3. Direcciones Multidifundidas (Broadcast):

Se basa en un nico proceso de envo, independientemente del nmero de potenciales mquinas receptoras, de una misma informacin en una o ms unidades de datos (datagramas IP) desde un origen a todas las mquinas de una red de rea local.

Figura 41. Broadcast

En la vida cotidiana, un ejemplo de comunicacin Broadcast es el de una emisora de radio, que emite seales sin saber quien la recibe, el receptor decide si recibirla o no, al igual que la seal de la televisin, que se enva a todos los receptores.

9.4. Direccin a cualquier Nodo de la Red (Anycast) Es una nueva versin del protocolo de internet IPv6, estas direcciones definen grupos especficos de direcciones; sin embargo los datos enviados a las direcciones de este tipo deben entregarse a cualquier direccin en el grupo en lugar de a todas las direcciones que pertenezcan a este grupo.

Figura 42. Anycast



Las direcciones pueden ser numricas (129.26.255.255) o simblicas (sitio.dominio.com). Anycast es una forma de direccionamiento en la que la informacin es enrutada al mejor destino desde el punto de vista de la topologa de la red. En la red internet, una direccin IP se puede anunciar desde varios puntos diferentes. Los routers intermedios encaminan el paquete hasta el destino ms cercano.

9.5. Geocast

Geocast se refiere a la entrega de informacin a un grupo de destinos en una red identificada por sus ubicaciones geogrficas. Es una forma especializada de multidifusin direccionamiento utilizado por algunos protocolos de enrutamiento para redes mviles.

Figura 43. Geocast

Los protocolos geocast son protocolos multicast donde los grupos estn organizados en funcin a la posicin geogrfica de los nodos de la red.

10. Redes de Conmutacin de Circuitos y Paquetes

Redes Conmutadas Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias, generalmente deben pasar por varios nodos intermedios. Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino. En conmutacin de circuitos, los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma, slo se encargan de encaminarlos a su destino. En redes de comunicacin conmutadas, los datos que entren en la red, provenientes de alguna de las estaciones, son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino.

10.1. Redes de Conmutacin de Circuitos

La conmutacin de circuitos es un tipo de conexin que realizan los diferentes nodos de una red para lograr un camino apropiado para conectar dos usuarios de una red de telecomunicaciones. En este tipo de conmutacin se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones. La comunicacin por conmutacin de circuitos implica tres fases: Establecimiento del Circuito: El emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexin hacia una estacin receptora. Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales lgicos a la estacin emisora. Este nodo es el encargado de encontrar los nodos intermedios para llegar a la estacin receptora.



Transferencia de Datos: Una vez establecido el circuito exclusivo para esta

transmisin (cada nodo reserva un canal para esta transmisin), la estacin se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo. Desconexin del Circuito: Una vez terminada la transferencia, el emisor o el receptor indican a su nodo ms inmediato que ha finalizado la conexin, y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado.

Figura 44. Conmutacin de Circuitos

Se establece un circuito extremo a extremo. Por ejemplo la estacin A enva una solicitud al nodo 4 (a travs de una lnea dedicada) pidiendo una conexin con la estacin E. El nodo 4 debe de encontrar una ruta hacia el nodo 6 en funcin de las estrategias de encaminamiento y coste del enlace. El nodo 4 selecciona el enlace hacia el nodo 5, reserva un canal libre de enlace (utilizando FDM o TDM) y lo mismo hace el nodo 5 hacia el nodo 6; a continuacin se enva un mensaje a E solicitando la conexin. Despus del establecimiento del circuito se transmite la informacin (analgica o digital) de A a E, siguiendo el camino formado por el enlace A-4, canal 4-5, canal 5-6 y enlace 6-E. Normalmente esta conexin es duplex. Despus de la transferencia de datos, la conexin finaliza por orden de una de las dos estaciones involucradas A o E. Esta seal de desconexin se debe de propagar por los nodos 4, 5 y 6 para que liberen los recursos dedicados a la conexin que se cierra. Ventajas

El ancho de banda es definido y se mantiene constante durante la comunicacin.

El circuito es fijo, no se pierde tiempo en el encaminamiento de la informacin.

La transmisin se realiza en tiempo real, siendo til para la comunicacin de voz y video.

Si bien existe retardo en el establecimiento de la llamada, el retardo de la transmisin posterior es despreciable; si el trfico se realiza generalmente entre el mismo par de estaciones puede ser ms veloz.



Desventajas

Cuando no se utiliza el enlace se desaprovechan recursos (ancho de banda).

Si la comunicacin es de a rfagas, o entre una gran variedad de estaciones, es ineficiente.

Retraso en el inicio de la comunicacin.

El camino fsico es siempre el mismo, por lo que no se utilizan los posibles caminos alternativos que puedan surgir que sean ms eficientes.

S un tiempo para realizar la conexin, lo que conlleva un retraso en la transmisin de la informacin.

Para trfico de voz, en que suelen circular datos (voz) continuamente, puede ser un mtodo bastante eficaz ya que el nico retardo es el establecimiento de la conexin, y luego no hay retardos de nodo en nodo. La red pblica de telefona utiliza conmutacin de circuitos. Su arquitectura es la siguiente: Abonados: son las estaciones de la red. Bucle Local: es la conexin del abonado a la red. Esta conexin, como es de corta distancia, se suele hacer con un par trenzado. Centrales: son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centrales

finales) o nodos intermedios entre nodo y nodo (centrales intermedias). Lneas Principales: son las lneas que conectan nodo a nodo. Suelen usar multiplexacin por divisin en frecuencias o por divisin en el tiempo.

10.2. Redes de Conmutacin de Paquetes La conmutacin de paquetes es el envo de datos en una red de computadoras. Un paquete es un grupo de informacin que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la informacin de control, que especifica la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Existe un lmite superior para el tamao de los paquetes; si se excede, es necesario dividir el paquete en otros ms pequeos. En conmutacin de paquetes, los datos se transmiten en paquetes cortos. Para transmitir grupos de datos ms grandes, el emisor trocea estos grupos en paquetes ms pequeos y les adiciona una serie de bits de control. En cada nodo, el paquete se recibe, se almacena durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio. Las ventajas de la conmutacin de paquetes frente a la de circuitos son: La eficiencia de la lnea es mayor: Ya que cada enlace se comparte entre varios

paquetes que estarn en cola para ser enviados en cuanto sea posible. En conmutacin de circuitos, la lnea se utiliza exclusivamente para una conexin, aunque no haya datos a enviar. Se permiten conexiones entre estaciones de velocidades diferentes: Esto es posible ya que los paquetes se irn guardando en cada nodo conforme lleguen (en una cola) y se irn enviando a su destino. No se bloquean llamadas: Ya que todas las conexiones se aceptan, aunque si hay muchas, se producen retardos en la transmisin. Se pueden usar prioridades: Un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes

en espera de ser transmitidos, aquellos ms prioritarios segn ciertos criterios de prioridad.



Tcnica de Conmutacin Cuando un emisor necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamao fijado para un paquete, ste los trocea en paquetes y los enva uno a uno al receptor. Hay dos tcnicas bsicas para el envo de estos paquetes: 1. Tcnica de Datagramas: Cada paquete se trata de forma independiente, es

decir, el emisor enumera cada paquete, le aade informacin de control (por ejemplo nmero de paquete, nombre, direccin de destino, etc.) y lo enva hacia su destino. Puede ocurrir que por haber tomado caminos diferentes, un paquete con nmero por ejemplo 6 llegue a su destino antes que el nmero 5. Tambin puede ocurrir que se pierda el paquete nmero 4. Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor , por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los paquetes y saber los que se han perdido (para su posible reclamacin al emisor), y para esto, debe tener el software necesario.

2. Tcnica de Circuitos Virtuales: Antes de enviar los paquetes de datos, el

emisor enva un paquete de control que es de Peticin de Llamada , este paquete se encarga de establecer un camino lgico de nodo en nodo por donde irn uno a uno todos los paquetes de datos . De esta forma se establece un camino virtual para todo el grupo de paquetes. Este camino virtual ser numerado o nombrado inicialmente en el emisor y ser el paquete inicial de Peticin de Llamada el encargado de ir informando a cada uno de los nodos por los que pase de que ms adelante irn llegando los paquetes de datos con ese nombre o nmero. De esta forma, el encaminamiento slo se hace una vez (para la Peticin de Llamada).

Figura 45. Conmutacin de Circuitos

Tamao del paquete

Un aumento del tamao de los paquetes implica que es ms probable que lleguen errneos. Pero una disminucin de su tamao implica que hay que aadir ms informacin de control, por lo que la eficiencia disminuye. Comparacin de las Tcnicas de Conmutacin de Circuitos y Conmutacin de Paquetes Hay 3 tipos de retardo: 1. Retardo de propagacin: tiempo despreciable de propagacin de la seal de

un nodo a otro nodo. 2. Tiempo de transmisin: tiempo que tarda el emisor en emitir los datos. 3. Retardo de nodo: tiempo que emplea el nodo desde que recibe los datos

hasta que los emite (gestin de colas, etc...).



Las prestaciones de conmutacin de circuitos y conmutacin de paquetes: a) En conmutacin de circuitos hay un retardo inicial hasta establecer la conexin

(en cada nodo se produce un retardo). Tras el establecimiento de la conexin, existe el retardo del tiempo de transmisin y el retardo de propagacin. Pero toda la informacin va a la vez en un bloque sin ms retardos adicionales.

b) En conmutacin de paquetes mediante circuitos virtuales, existe el mismo

retardo inicial que en conmutacin de circuitos. Pero adems, en cada nodo, cada paquete sufre un retardo hasta que le llega su turno de envo de entre la cola de paquetes a emitir por el nodo. A todo esto, habra que sumar el retardo de transmisin y el retardo de propagacin.

c) En datagramas, se ahorra el tiempo de establecimiento de conexin, pero no

los dems retardos que hay en circuitos virtuales. Pero existe el retardo de encaminamiento en cada nodo y para cada paquete. Por tanto, para grupos grandes de datos, los circuitos virtuales son ms eficaces que los datagramas, aunque para grupos pequeos sean menos eficaces que los datagramas.

Tecnologas usadas en Conmutacin de Paquetes: X.25

Es el protocolo ms utilizado. Se usa en conmutacin de paquetes, sobre todo en RDSI. Este protocolo especifica funciones de tres capas del modelo OSI: capa fsica, capa de enlace y capa de paquetes. El terminal de usuario es llamado DTE, el nodo de conmutacin de paquetes es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de circuitos virtuales externos. Servicio de Circuito Virtual: Este sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos: llamadas virtuales y circuitos virtuales permanentes. En el primer caso, se requiere establecimiento de conexin o llamada inicial, mientras que en el segundo no. Formato de Paquete: Cada paquete contiene cierta informacin de control, como

por ejemplo el nmero de circuito virtual. Adems de paquetes de datos, se transfieren paquetes de control en los que figura el nmero de circuito virtual adems del tipo de informacin de control. Existen prioridades en los envos de paquetes. Existen paquetes de reinicio de circuitos cuando hay un error, de reinicio de todo el sistema y de ruptura de conexin. Multiplexacin: Se permite la conexin de miles de circuitos virtuales, adems de full-dplex. Hay varios tipos de circuitos virtuales, fijos, de llamadas entrantes a la red, de llamadas salientes, etc... Secuencias de Paquetes: Se permite el envo de bloques grandes de datos. Esto lo hace dividiendo los datos en paquetes de dos tipos, los grandes con el tamao mximo permitido y paquetes de restos de un tamao menor al permitido.



Figura 46. Tecnologa X.25

DTE: Equipo terminal de datos. Dispositivo en el extremo usuario de una interfaz

usuario a red que sirve como origen de datos, destino, o ambos. El DTE se conecta a una red de datos a travs de un dispositivo DCE (por ejemplo, un mdem) y utiliza normalmente seales de sincronizacin generadas por el DCE. El DTE incluye dispositivos tales como computadores, traductores de protocolos y multiplexores. Comparar con DCE. DCE: Entorno de computacin distribuido (Distributed Computing Environment). Equipo de comunicacin de datos (expansin EIA) o equipo de terminacin de circuito de datos (expansin UIT-T). Los dispositivos y conexiones de una red de comunicaciones que comprenden el extremo de la red de la interfaz de usuario a red. DCE brinda una conexin fsica a la red, enva el trfico y proporciona una seal de sincronizacin utilizada para sincronizar la transmisin de datos entre los dispositivos DCE y DTE. Los mdems y las tarjetas de interfaz son ejemplos de DCE. Comparar con DTE. FRAME RELAY

Es una red de conmutacin de paquetes que enva paquetes de longitud variable sobre LANs o WANs. Los paquetes de longitud variable, o tramas, son paquetes de datos que contienen informacin de direccionamiento adicional y gestin de errores necesaria para su distribucin. La conmutacin tiene lugar sobre una red que proporciona una ruta de datos permanente virtual entre cada estacin. Este tipo de red utiliza enlaces digitales de rea extensa o fibra ptica y ofrece un acceso rpido a la transferencia de datos en los que se paga nicamente por lo que se necesita. La conmutacin de paquetes es el mtodo utilizado para enviar datos sobre una WAN dividiendo un paquete de datos de gran tamao en piezas ms pequeas (paquetes). Estas piezas se envan mediante un conmutador de paquetes, que enva los paquetes individuales a travs de la WAN utilizando la mejor ruta actualmente disponible.



Figura 47. Tecnologa Frame Relay

Aunque estos paquetes pueden viajar por diferentes rutas, el equipo receptor puede ensamblar de nuevo las piezas en la trama de datos original. Sin embargo, podemos tener establecido un circuito virtual permanente (permanent virtual circuit, PVC), que podra utilizar la misma ruta para todos los paquetes. Esto permite una transmisin a mayor velocidad que las redes Frame Relay convencionales y elimina la necesidad para el desensamblado y reensamblado de paquetes. Mtodo de Acceso: Frame relay utiliza un mtodo de acceso punto-a-punto, que

transfiere paquetes de tamao variable directamente de un equipo a otro, en lugar de entre varios equipos y perifricos. Velocidad de transferencia: Frame relay permite una transferencia de datos que

puede ser tan rpida como el proveedor pueda soportar a travs de lneas digitales. Ha sido especialmente adaptado para velocidades de hasta 2.048 Mbps, aunque nada le impide superarlas. Tipos de Conexiones de Frame Relay: Las conexiones pueden ser del tipo permanente, (PVC Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC Switched Virtual Circuit). Por ahora solo se utiliza la permanente. Algunas funciones de Frame Relay: Posee funcionalidad de nivel de red. Puede conectar distintas LANs entre s de una manera rpida y eficiente. Proporciona conexiones entre usuarios a travs de una red pblica, del mismo

modo que lo hara una red privada con circuitos punto a punto. Puede reemplazar las lneas privadas por un slo enlace a la red. El uso de conexiones implica que los nodos de la red son conmutadores

(control que alterne entre dos estados), y las tramas deben de llegar ordenadas al destinatario, ya que todas siguen el mismo camino a travs de la red, puede manejar tanto trfico de datos como de voz.



Aplicaciones y Beneficios de Frame Relay:

Reduccin de Complejidad en la Red: Las conexiones virtuales mltiples

son capaces de compartir la misma lnea de acceso.

Equipo a Costo Reducido: Se reducen las necesidades del hardware y el procesamiento simplificado ofrece un mayor rendimiento por su dinero.

Mejoramiento del Desempeo y del Tiempo de Respuesta: Debido a

que permite la conectividad directa entre localidades con pocos atrasos en la red.

Mayor Disponibilidad en la Red: Las conexiones a la red pueden

redirigirse automticamente a diversos cursos cuando ocurre un error.

Tarifa Fija: Los precios no son sensitivos a la distancia - lo que significa

que los clientes no son penalizados por conexiones a largas distancias.

Mayor Flexibilidad: Las conexiones son definidas por los programas. Los

cambios hechos a la red son ms rpidos y a menor costo si se comparan con otros servicios.

ATM

El Modo de Transferencia Asncrona fue la apuesta de la industria tradicional de las telecomunicaciones por las comunicaciones de banda ancha. Se plante como herramienta para la construccin de redes de banda ancha (B-ISDN) basadas en conmutacin de paquetes en vez de la tradicional conmutacin de circuitos. Con esta tecnologa, a fin de aprovechar al mximo la capacidad de los sistemas de transmisin, sean estos de cable o radioelctricos, la informacin no es transmitida y conmutada a travs de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales.

Figura 48. Tecnologa ATM

En la actualidad, ATM es ampliamente utilizado all donde se necesita dar soporte a velocidades moderadas, como es el caso de la ADSL, aunque la tendencia es sustituir esta tecnologa por otras como Ethernet que est basada en tramas de datos. Formato de las celdas ATM Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales: Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificacin del canal, informacin para la deteccin de errores y si la clula es o no utilizada. Eventualmente puede contener tambin correccin de errores y un nmero de secuencia. Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que tambin son considerados como datos del usuario.



11. Modelos de Referencia OSI (Open System Interconnection)

El modelo de interconexin de sistemas abiertos, es el modelo de red descriptivo creado por la Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) en el ao 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definicin de arquitecturas de interconexin de sistemas de comunicaciones. Fue desarrollado en 1984 por la Organizacin Internacional de Estndares (ISO), una federacin global de organizaciones que representa aproximadamente a 130 pases. El ncleo de este estndar es el modelo de referencia OSI, una normativa formada por siete capas que define las diferentes fases por las que deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro sobre una red de comunicaciones.

Figura 49. Modelo OSI

11.1. Capa Fsica

Es la que se encarga de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio fsico como a la forma en la que se transmite la informacin.

Figura 50. Capa Fsica

Sus principales funciones se pueden resumir como:

Definir el medio o medios fsicos por los que va a viajar la comunicacin: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guas de onda, aire, fibra ptica.

Definir las caractersticas materiales (componentes y conectores mecnicos) y elctricas (niveles de tensin) que se van a usar en la transmisin de los datos por los medios fsicos.

Definir las caractersticas funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberacin del enlace fsico).

Transmitir el flujo de bits a travs del medio.

Manejar las seales elctricas del medio de transmisin, polos en un enchufe, etc.

Garantizar la conexin (aunque no la fiabilidad de dicha conexin).

11.2. Capa de Enlace de Datos Esta capa se ocupa del direccionamiento fsico, de la topologa de la red, del acceso al medio, de la deteccin de errores, de la distribucin ordenada de tramas y del control del flujo. Por lo cual es uno de los aspectos ms importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que est entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creacin de sus protocolos bsicos (MAC, IP), para regular



la forma de la conexin entre computadoras as determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la informacin en esta capa, que no es ms que la segmentacin de los datos trasladndolos por medio de paquetes). El dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios.

11.3. Capa de Red Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o ms redes. Las unidades de informacin se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK)

Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF,

BGP) El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estn conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es ms frecuente encontrarlo con el nombre en ingls routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la funcin que se le asigne.

11.4. Capa de Transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la mquina origen a la de destino, independizndolo del tipo de red fsica que se est utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexin y el otro sin conexin. Trabajan, por lo tanto, con puertos lgicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP: Puerto (191.16.200.54:80).

11.5. Capa de Sesin

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que estn transmitiendo datos de cualquier ndole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesin establecida entre dos mquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudndolas en caso de interrupcin. En muchos casos, los servicios de la capa de sesin son parcial o totalmente prescindibles.

11.6. Capa de Presentacin El objetivo es encargarse de la representacin de la informacin, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible. Esta capa es la primera en trabajar ms el contenido de la comunicacin que el cmo se establece la misma. Esta capa tambin permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podra decirse que esta capa acta como un traductor.

11.7. Capa de Aplicacin

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las dems capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrnico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol).



II UNIDAD

Transmisin Inalmbrica en Redes de rea Local y extensa (LAN y WAN)

1. Medios de Transmisin Inalmbricos

El trmino red inalmbrica (Wireless network) es un trmino que se utiliza en informtica para designar la conexin de nodos sin necesidad de una conexin fsica (cables), sta se da por medio de ondas electromagnticas. La transmisin y la recepcin se realizan a travs de puertos.

Figura 51. Posicionamiento de los Estndares Wireless

Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable ethernet y conexiones fsicas entre nodos, pero tambin tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe tener una seguridad mucho ms exigente y robusta para evitar a los intrusos. En la actualidad las redes inalmbricas son una de las tecnologas ms prometedoras. Existen dos categoras de las redes inalmbricas.

Larga distancia: estas son utilizadas para distancias grandes como puede ser otra ciudad u otro pas.

Corta distancia: son utilizadas para un mismo edificio o en varios edificios cercanos no muy retirados.

Rangos:

- 2Ghz hasta 40Ghz se denomina microondas. - 30Mhz hasta 1Ghz se denomina ondas de radio. - 3x1011 (300GHz) hasta 2x1014 Hz (380THz) se denomina infrarrojos.

Existen varias tecnologas de transmisin inalmbrica pero la ms conocida es la WIFI, publicada bajo el estndar 802.11, sta ha variado a lo largo de los tiempos pues como todo en el mundo tecnolgico, se han producido varios cambios o actualizaciones, como por ejemplo: 802.11a, 802.11b, 802.11g las cuales trabajan a diferentes velocidades: - 802.11 = 1Mb - 802.11a = 54 Mb (sta trabaja a una frecuencia en el rango de los 5GHz) - 802.11b = 11Mb (Trabaja a 2,4 GHz. Conserva compatibilidad con el Estndar Nativo

802.11, de 1Mb) - 802.11g = 54 Mb (Trabaja a 2,4 GHz. Puede alcanzar los 108 Mb con dispositivos del

mismo fabricante, siempre que se den las condiciones ptimas y slo si el fabricante hizo la adaptacin).



- 802.11n=300Mbps (Trabaja a 2,45Ghz, con una distancia de 50425m, pero esto solo es un borrador que todava no ha acabado, por ello entre diferentes compaas no funciona este estndar inalmbrico).

1.1. INFRARROJOS

Las redes por infrarrojos permiten la comunicacin entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello, Se utiliza principalmente para realizar intercambio de datos entre dispositivos mviles, como PDA's o mviles, ya que el rango de velocidad y el tamao de los datos a enviar/recibir es pequeo. Adicionalmente, se puede usar para jugar juegos de dos jugadores. Esta se lleva a cabo mediante transistores y receptores que modulan luz infrarroja no coherente. Estos rayos infrarrojos no pueden atravesar las paredes.

Adems no hay problemas de asignacin de frecuencias, ya que en esta banda no se necesita permisos. Los controladores de equipos domsticos basados en la transmisin de ondas en la banda de los infrarrojos tienen las siguientes ventajas: Comodidad y flexibilidad:

Admiten gran nmero de aplicaciones.

Al tratarse de un medio de transmisin ptico es inmune a las radiaciones electromagnticas producidas por los equipos domsticos o por los dems medios de transmisin (coaxial, cables pares, red de distribucin de energa elctrica, etc.). Sin embargo, habr que tomar precauciones en los siguientes casos:

Las interferencias electromagnticas slo afectaran a los extremos del medio IR, es decir, a partir de los dispositivos optoelectrnicos (diodo emisor y fotodiodo receptor).

Es necesario tener en cuenta otras posibles fuentes de IR. Hoy en da, existen diferentes dispositivos de iluminacin que emiten cierta radiacin IR.

1.1.1. Radiofrecuencias

La introduccin de las radiofrecuencias como soporte de transmisin en la vivienda, ha venido precedida por la proliferacin de los telfonos inalmbricos y sencillos telemandos. Este medio de transmisin puede parecer, en principio, idneo para el control a distancia de los sistemas domticos, dada la gran flexibilidad que supone su uso. Sin embargo resulta particularmente sensible a las perturbaciones electromagnticas producidas, tanto por los medios de transmisin, como por los equipos domsticos. A continuacin se detallan las ventajas e inconvenientes de los sistemas basados en transmisin por radiofrecuencias: - Alta sensibilidad a las interferencias. - Fcil intervencin de las comunicaciones. - Dificultad para la integracin de las funciones de control y comunicacin, en su

modalidad de transmisin analgica.



1.2. Microondas

1.2.1. Terrestres

Estas utilizan una antena de tipo parablico, con un tamao de 3 metros de dimetro, debe estar fijada rgidamente y debe estar alineada con la antena receptora. Caractersticas: - Frecuencias entre los 2 -40 GHz. - En sta transmisin tambin se da la atenuacin. - Altas tasas de datos sobre largas distancias. - 2 -6 Ghz puede transmitir a distancias entre 32 y 48 Km. - Antenas elevadas - Alternativa coaxial y F.O Aplicaciones: - El uso principal es en los servicios de telecomunicaciones de larga distancia. - Tambin se utiliza en enlaces punto a punto a cortas distancias entre edificios

1.2.2. Por Satlite

Un satlite de comunicaciones es esencialmente una estacin que retransmite microondas. El satlite recibe la seal de una banda de frecuencia, la amplifica o repite y posteriormente la retransmite en otra banda de frecuencia. Para que este satlite funcione con eficacia generalmente se exige que se mantenga en una rbita geoestacionaria. Debe existir una separacin prudente entre satlites para que no existan interferencias. Aplicaciones - La difusin de televisin. - La transmisin telefnica a larga distancia. - Las redes privadas. Caractersticas de Transmisin - El rango de frecuencia ptimo para la transmisin va satlite est

comprendida entre 1 y 10 Ghz. - En sta transmisin existe un retardo de propagacin de una estacin a otra

pasando por un satlite - Los satlites con microondas son un medio para aplicaciones multidestino.

1.3. Ondas de Radio

Estas ondas son omnidireccionales, estas ondas no necesitan antenas parablicas. Tampoco necesitan que las antenas estn fijadas rgidamente. Aplicaciones: - Cubre lo que es la radio comercial FM as como televisin UHF y VHF. - Se utiliza para una serie de aplicaciones de redes de datos. Caractersticas de transmisin:

- El rango de frecuencia est comprendido entre 1Mhz y 1Ghz. - Tiene la ionsfera transparente para ondas con frecuencia superiores a 30 Mhz. - Existen interferencias por multitrayectorias.



2. Ethernet

La Ethernet se tom como base para la redaccin del estndar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinnimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red. Ethernet (tambin conocido como estndar IEEE 802.3) es un estndar de transmisin de datos para redes de rea local que se basa en el siguiente principio: Todos los equipos en una red Ethernet estn conectados a la misma lnea de comunicacin compuesta por cables cilndricos. Se distinguen diferentes variantes de tecnologa Ethernet segn el tipo y el dimetro de los cables utilizados:

10Base2: el cable que se usa es un cable coaxial delgado, llamado thin Ethernet.

10Base5: el cable que se usa es un cable coaxial grueso, llamado thick Ethernet.

10Base-T: se utilizan dos cables trenzados (la T significa twisted pair) y alcanza una velocidad de 10 Mbps.

100Base-FX: permite alcanzar una velocidad de 100 Mbps al usar una fibra ptica multimodo (la F es por Fiber).

100Base-TX: es similar al 10Base-T pero con una velocidad 10 veces mayor (100 Mbps).

1000Base-T: utiliza dos pares de cables trenzados de categora 5 y permite una velocidad de 1 gigabit por segundo.

1000Base-SX: se basa en fibra ptica multimodo y utiliza una longitud de onda corta (la S es por short) de 850 nanmetros (770 a 860 nm).

1000Base-LX: se basa en fibra ptica multimodo y utiliza una longitud de onda larga (la L es por long) de 1350 nanmetros (1270 a 1355 nm).

Abreviatura Nombre Cable Conector Velocidad Puertos

10Base2 Ethernet delgado (Thin Ethernet)

Cable coaxial (50 Ohms) de dimetro delgado

BNC 10 Mb/s 185 m

10Base5 Ethernet grueso (Thick Ethernet)

Cable coaxial de dimetro ancho (10,16 mm)

BNC 10Mb/s 500 m

10Base-T Ethernet estndar Par trenzado (categora 3) RJ-45 10 Mb/s 100 m

100Base-TX Ethernet veloz (Fast Ethernet)

Doble par trenzado (categora 5)

RJ-45 100 Mb/s 100 m

100Base-FX Ethernet veloz (Fast Ethernet)

Fibra ptica multimodo (tipo 62,5/125)

100 Mb/s 2 km

1000Base-T Ethernet Gigabit Doble par trenzado (categora 5)

RJ-45 1000 Mb/s 100 m

1000Base-LX

Ethernet Gigabit Fibra ptica monomodo o multimodo

1000 Mb/s 550 m

1000Base-SX

Ethernet Gigabit Fibra ptica multimodo 1000 Mbit/s

550 m

10GBase-SR Ethernet de 10 Gigabits

Fibra ptica multimodo 10 Gbit/s 500 m

10GBase-LX4

Ethernet de 10 Gigabits

Fibra ptica multimodo 10 Gbit/s 500 m

Descripcin Abreviada de Ethernet:

- Un nmero que indica el nmero de Mbps que se transmiten. - La palabra "base", que indica que se utiliza la sealizacin banda base. - Broad, banda ancha 10broad36- obsoleto - Una o ms letras del alfabeto que indican el tipo de medio utilizado (F = cable de

fibra ptica, T = par trenzado de cobre no blindado).



El xito de Ethernet se debe a los siguientes factores:

Sencillez y facilidad de mantenimiento.

Capacidad para incorporar nuevas tecnologas.

Confiabilidad

Bajo costo de instalacin y de actualizacin. Con la llegada de Gigabit Ethernet, lo que comenz como una tecnologa LAN ahora se extiende a distancias que hacen de Ethernet un estndar de red de rea metropolitana (MAN) y red de rea amplia (WAN). La idea original de Ethernet naci del problema de permitir que dos o ms host utilizaran el mismo medio y evitar que las seales interfirieran entre s. El problema de acceso por varios usuarios a un medio compartido se estudi a principios de los 70 en la Universidad de Hawai. Se desarroll un sistema llamado Alohanet para permitir que varias estaciones de las Islas de Hawai tuvieran acceso estructurado a la banda de radiofrecuencia compartida en la atmsfera. Ms tarde, este trabajo sent las bases para el mtodo de acceso a Ethernet conocido como CSMA/CD.



3. CSMA/CD y CSMA/CA 3.1. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Acceso mltiple con escucha de portadora y Deteccin de Colisiones, es un protocolo de acceso al medio compartido. Su uso est especialmente extendido en redes Ethernet donde es empleado para mejorar sus prestaciones. En CSMA/CD, los dispositivos de red escuchan el medio antes de transmitir, es decir, es necesario determinar si el canal y sus recursos se encuentran disponibles para realizar una transmisin. Adems, mejora el rendimiento de CSMA finalizando el envo cuando se ha detectado una colisin.

Figura 52. Protocolo CSMD/CD

Trama de CSMA/CD

La trama empleada en CSMA/CD est formada por ocho campos:

El prembulo, formado por 7 octetos, es el encargado de que el receptor pueda

sincronizarse con el emisor, de forma que pueda localizarse el principio de la trama.

Delimitador de inicio: es un byte empleado para indicar al receptor el inicio de la

trama.

Direccin de destino: contiene la direccin fsica (MAC) del equipo destinatario de

la trama.

Direccin de origen: contiene la direccin MAC de la estacin emisora de la trama

y tiene un formato similar al de la direccin de destino.

Longitud: indica la longitud del campo de datos que se encuentra a continuacin.

Es necesaria para determinar la longitud del campo de datos en los casos que se utiliza un campo de relleno.

Informacin: contiene los datos transmitidos. Es de longitud variable, por lo que

puede tener cualquier longitud entre 0 y 1500 bytes.

Relleno: es usado para que la trama alcance la longitud mnima requerida. Una

trama debe contener un mnimo un nmero de bytes para que las estaciones puedan detectar las colisiones con precisin.

Chequeo: contiene un cdigo de redundancia cclica de 32 bits. Es utilizada como

mecanismo de control de errores en la transmisin.



Tipos de CSMA/CD El protocolo CSMA/CD puede estar basado en cualquiera de los siguientes procedimientos:

CSMA 1-persistente: cuando una estacin quiere transmitir, primero escucha el

canal. Si ste est libre entonces transmite inmediatamente. En el caso contrario permanece a la escucha hasta que est libre. En el momento en el que la estacin considere que el canal est disponible, se transmite inmediatamente. El problema radica en que varias estaciones pueden estar esperando a que el canal est libre para transmitir, dando lugar a una colisin de sus tramas.

CSMA no persistente: funciona de forma anloga al anterior excepto en el hecho

de que cuando detecta que el canal est ocupado, en vez de permanecer a la espera escuchndolo, espera un tiempo aleatorio y vuelve a escuchar el canal. Con este mtodo se reducen las colisiones si el trfico es elevado, mejorndose la utilizacin del canal. Sin embargo aumentan los retardos para cargas de trfico bajas.

CSMA p-persistente: al igual que en los casos anteriores se escucha el canal, sin

embargo si ste est libre, en vez de transmitir inmediatamente, se transmite con una probabilidad p, o bien se retrasa la emisin una ranura temporal con uan probabilidad q=1-p . Esta ranura temporal suele ser igual al mximo retardo de propagacin de la seal.

Ventajas

La deteccin de colisiones en redes LAN cableadas es fcil.

El tiempo medio necesario para detectar una colisin es relativamente bajo.

Puede ser empleado en sistemas de control de procesos continuos si la carga de trfico de la red es baja (inferior al 20%)

Ofrece un rendimiento mayor en especial cuando existen pocas colisiones. Desventajas

Una de las desventajas ms importantes radica en que no es posible garantizar un tiempo mximo finito para el acceso de las tramas al canal de comunicacin.

Problemtica en redes inalmbricas.

Normalmente las Redes CSMA/CD son de tipo half-duplex, lo que significa que mientras una estacin enva informacin, no puede recibir al mismo tiempo, por lo que si un dispositivo est transmitiendo, es incapaz de escuchar el trfico existente.

No adecuado para aplicaciones en tiempo real. Problemtica en Redes Inalmbricas En las redes inalmbricas proceder a la escucha del medio y por lo tanto detectar las colisiones producidas, puede resultar complicado .Esto se manifiesta en dos problemticas:

Problema del nodo oculto: una estacin puede creer que el canal (medio)

est libre cuando en realidad est ocupado por otra estacin a la que no oye .En la siguiente imagen se muestra como A y C transmiten hacia B ya que ambos detectaron que el canal estaba libre. Sin embargo B escucha a ambos nodos, dando lugar a una colisin.



Figura 53. Problema del nodo oculto

Problema del nodo expuesto: una estacin puede creer que el canal est

ocupado cuando en realidad lo est ocupando otra estacin que no interferira en su transmisin a otro destino. En la figura se muestra como C est comunicndose con B. Como D detecta que el canal est ocupado, no puede transmitir hacia E, cuando lo idneo sera que s pudiese.

Figura 54. Problema del nodo expuesto

Estos problemas fueron resueltos con la implementacin del protocolo CSMA/CA (MultiAccess Collision Avoidance).

3.2. CSMA/CA (Carrier Sense, Multiple Access, Collision Avoidance) Acceso mltiple por deteccin de portadora con evasin de colisiones, es un protocolo de control de acceso a redes de bajo nivel que permite que mltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisin. Cada equipo anuncia opcionalmente su intencin de transmitir antes de hacerlo para evitar colisiones entre los paquetes de datos (comnmente en redes inalmbricas, ya que estas no cuentan con un modo prctico para transmitir y recibir simultneamente). De esta forma, el resto de equipos de la red sabrn cuando hay colisiones y en lugar de transmitir la trama en cuanto el medio est libre, se espera un tiempo aleatorio adicional corto y solamente si, tras ese corto intervalo el medio sigue libre, se procede a la transmisin reduciendo la probabilidad de colisiones en el canal. CSMA/CA es utilizada en canales en los que por su naturaleza no se puede usar CSMA/CD. CSMA/CA se utiliza en 802.11 basada en redes inalmbricas. Collision Avoidance (CA): es un proceso en tres fases en las que el emisor:

1. Escucha para ver si la red est libre. 2. Transmite el dato. 3. Espera un reconocimiento por parte del receptor.

Este mtodo asegura as que el mensaje se recibe correctamente. Sin embargo, debido a las dos transmisiones, la del mensaje original y la del reconocimiento del receptor, pierde un poco de eficiencia. La red Ethernet utiliza este mtodo.

Módulo (Fundamentos Redes) 2015 I

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