Redes de datos

ESPECIALIZACION EN REDES ESPECIALIZACION EN REDES CORPORATIVAS E INTEGRACIÓNCORPORATIVAS E INTEGRACIÓN

Introducción a las redesIntroducción a las redes

LA LA HISTORIAHISTORIA

PreguntaPregunta

Evolución de la Era Evolución de la Era de la Informaciónde la Información

ImprentaImprentaGutemberg (1450)

TeléfonoTeléfonoGraham Bell (1876)

RadioRadioGugliemo Marconi (1896)

TelevisiónTelevisiónPhilo T. Farnsworth (1930)

ComputadoraComputadoraPersonalPersonal

IBM (1981)

19751975

EvoluciónEvoluciónde la PCde la PC

19811981

19841984

19901990

19971997

Evolución de los Evolución de los ServidoresServidoresLa IBM 709

(1959)

VAX 1983

Sun Sparc 1992

Sun Fire 2002

La IBM 7094(mediados de

La PDP(1972)

Evolución de las ComunicacionesEvolución de las Comunicaciones

Telegrafía

Télex

Telemetría

Conmutación de Paquetes

Redes Conmutadas

Telefonía

Servicios de Valor Agregado

Redes Digitales (RDSI-ISDN)

RRDDSSII

Radiodifusión

Buscapersonas

Telefonía Celular

Sistemas Digitales

Satélites

Televisión

Videotexto

Multimedia

Televisión de Alta definición

T.V. por demanda

Redes de Datos

Arquitecturas de Red

Bancos de Datos

Redes de Redes

Internet

LAN, MAN, WAN

CompuserveVisaEPMRedebanRed MulticolorCirrus

htmlhtml

POP3POP3

Protocolos deProtocolos deSeguridadSeguridadhttphttp

Bases de DatosBases de DatosEstructuradosEstructurados

ColaboraciónColaboraciónGlobalGlobal

UsuariosUsuarios Desconectados Desconectados

La Evolución Continúa?La Evolución Continúa?

EL EL COMPUTADORCOMPUTADOR

Arquitectura de ComputadoresArquitectura de Computadores

Estructura básica

UnidadE/S

UnidadE/S ProcesadorProcesador MemoriaMemoria

Bus de Datos

Bus de Direcciones

Bus de

Contro

Sistema OperativoSistema Operativo

PROGRAMAS DE APLICACIÓN

Base de Datos

Compiladores

Procesos Batch

Red de Datos

Usuario 1

Usuario 2

Usuario 3

Usuario 4

SISTEMA OPERATIVO

HARDWARE

INFORMACIÓNINFORMACIÓN

Teoría de la InformaciónTeoría de la Información

• BIT– Mínima unidad de

información.– Dos estados: Cero y Uno– Base de la teoría digital.

• BYTE– Ocho bits que forman un

carácter básico de procesamiento.

Palabra

Instrucción

Registro

ESTRUCTURAS DE DATOS:ESTRUCTURAS DE DATOS:– Archivos planos.– Index-Sequential.– Pilas (Stacks).– Colas (Queues).

– Bases de Datos.– Repositorios de

Información.– DataWare House.

Datos Información

CÓDIGOS:CÓDIGOS:

Representación de la información para ser interpretada en forma adecuada por la máquina o el hombre (canónica).

– HEXADECIMAL (16b)

– EBCDIC (8b)

– ASCII (8b)

0 1 2 3 4 5 6 7

NUL DLE SP 0 @ P ' p

SOH DC1 ! 1 A Q a q

STX DC2 " 2 B R b r

ETX DC3 # 3 C S c s

EOT DC4 $ 4 D T d t

ENQ NAK % 5 E U e u

ACK SYN & 6 F V f v

BEL ETB ´ 7 G W g w

BS CAN ( 8 H X h x

HT EM ) 9 I Y i y

LF SUB * : J Z j z

VT ESC + ; K [ k {

FF FS , < L \ l |

CR GS - = M ] m }

SO RS . > N ^ n ~

F S1 US / ? O _ o DEL

TRANSFERENCIA DE TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN:INFORMACIÓN:

– Carácter– Octeto– Campo– Trama– Paquete– Datagrama– Mensaje– Transacción

CARACTER / OCTETO

Paquete

Mensaje

LA LA COMUNICACIÓNCOMUNICACIÓN

TeleinformáticaTeleinformática

COMPUTADOR

INFORMACIÓN

USUARIO

RED DE COMUNICACIONES

Procesamiento de la Información a través de una red de comunicaciones.

Transmisión de DatosTransmisión de Datos

Marco de Referencia

DTEDTE:: Equipo Terminal de Datos (Computador, Enrutador, Conmutador).

Interfaz

Enlace de Datos

Circuito de Datos

DCE DCE

DCE:DCE: Equipo Terminal de Circuito de Datos (Módem, CSU/DSU).

Tipos de ComunicaciónTipos de Comunicación

• Punto a Punto:Punto a Punto:

Una única entidad al otro

extremo de la conexión.

• Multipunto:Multipunto:

Varias entidades (físicas ó

lógicas) colaterales.Videoconferencia

ConexiónCliente

Servidor

Tipos de ComunicaciónTipos de Comunicación

Simplex:Simplex:

Comunicación en un único sentido siempre.

HalfHalf--Dúplex:Dúplex:

Comunicación en un único sentido

alterno.

FFuullll--DDúúpplleexx::

Comunicación en ambos sentidos.

ConceptosConceptos

Difusión:Sobre varios canales en medios dispersos.

Banda-Base:Codificación del mismo tipo del DTE.

Banda Ancha:Varias portadoras en un mismo medio.

Ancho de Banda: Número de bits que se pueden transmitir a través de un medio en un segundo.10’bits

100’bits

Ambientes de aplicaciones de Ambientes de aplicaciones de comunicacionescomunicaciones

El diseño de las redes de datos está definido por dos tipos de aplicaciones básicas:

Transaccionales o conversacionales.

Transferencia masiva de información.

Éstas aplicaciones están determinadas por los conceptos de:

Tiempo Real. En-Línea. Fuera de Línea. Batch (o por Lotes).

Aplicaciones transaccionales o Aplicaciones transaccionales o conversacionalesconversacionales

• Se establece una o varias conexiones donde se intercambia información con alguna precedencia específica: Comando - Respuesta.

• No son sensibles a los anchos de banda del medio de comunicaciones.

• Ejemplos: Terminales virtuales, Transferencia Electrónica de Fondos, Conmutadores de Mensajes, Videotexto.

Intercambio masivo de informaciónIntercambio masivo de información

• No existe precedencia específica en el intercambio de información.

• Los procedimientos validan el orden y la integridad de la información.

• Gran sensibilidad al ancho de banda del medio.• Ejemplos: Archivos de audio, vídeo, respaldos de

Bases de Datos, FTP´s, Procesos por Lotes.

Procesos en líneaProcesos en línea

• El proceso se realiza a través de la conexión del usuario generador de la información, con el que exista una conexión física, real o virtual, extremo a extremo.

• El repositorio hace parte de la misma aplicación.

• Es necesario utilizarlos en redes centralizadas y en redes en donde sólo existen validadores o repositorios primarios.

Procesos fuera de líneaProcesos fuera de línea

• Se utiliza un mecanismo de validación secundaria. Las entidades que capturan la información tienen capacidad de proceso y almacenamiento temporal.

• Esta operación conlleva riesgos de afectar la integridad de la información.

• Se procesa sobre nodos inteligentes ó “Conmutadores de datos”, que tienen capacidad de almacenamiento y retransmisión.

Procesos en tiempo realProcesos en tiempo real

• Se refiere al modo como la información es actualizada en el repositorio propietario. La acción del validador primario es inmediata.

• El contenido de la información transmitida, invoca una acción específica por parte de la entidad que la transmite o la recibe.

• Este concepto sugiere que el sistema esté funcionando En-Línea en el momento de la operación.

Procesos por lotesProcesos por lotes

• La información se envía al computador central por bloques de datos; en este caso intervienen por lo menos dos validadores: uno secundario y otro primario.

• Se puede reconocer que una aplicación es por lotes, cuando el sistema que recibe la información, no ejecuta una acción con base en el contenido de dicha información, sino que se limita a verificar las condiciones básicas de seguridad.

• Ejemplo: Keypad HandHeld.

¿SABEMOS QUE ¿SABEMOS QUE SIGNIFICAN?SIGNIFICAN?

Físicos y TangiblesFísicos y Tangibles

Conector

Patch Cord o Terminal Cord

Toma de datos Face PlatePatch Panel

Rack (gabinete)

Transceiver (convertidor de medio)NIC (tarjeta de red)

MAC (dirección física) Hub (concentrador)

Switch (conmutador)

Router (enrutador)

Gateway(puerta de enlace / Intercambio de Información)

Módem (Codec/Decodec)

Terminal Server (servidor de terminales)

RAS (servidor de acceso conmutado)

NAT (Convertidor de direcciones).

Daemon (Servicio disponible en un servidor).

Protocolo (Modo de conversación; bits, HDLC, PPP, SLIP, TCP/IP,

ICMP, RIP, IPX/SPX, Netbeui, Netbios).

Proxy (Gestor de acceso a Internet).

DNS (Sistema de nombres de dominio).

POP (Protocolo para correo local en cliente).

IMAP (Protocolo de correo a través de servidor).

Telnet (Protocolo conexión de terminal).

FTP (Protocolo de transferencia de archivos).

SMTP (Protocolo de transmisión de correo).

SNMP (Protocolo para adm. de dispositivos).

HTTP (Protocolo de transferencia de hipertexto).

Extranet (Red entre instituciones o partners).

Conceptuales e IntangiblesConceptuales e Intangibles

Conceptuales y VisiblesConceptuales y Visibles

DB Server (servidor base de datos)

Aplication Server (servidor de aplicaciones)

Back-end (Prestador de servicios de

aplicación o de red)

Front-end (Receptor de servicios de

aplicación o de red)

Datawarehouse (Bodega de datos)

Aplicación Cliente/Servidor

Middleware

Aplicación Servidor Central

Aplicación Peer to peerigual a igual

Aplicación Multinivel (n-tier)

Intel (Procesador - Arquitectura PC).

Risc (Procesador - Reduced Instruction Set Computer - +Rendimiento).

(G-M-K)b (Unidad de almacenamiento).

(G-M-K)bps (Rata de transferencia - Ancho de banda).

(G-M-K)hz (Velocidad reloj - Procesador - Frecuencia).

Mips (Millones de instrucciones por segundo - Procesador RISC).

Tpm (Transacciones por minuto - Procesador RISC).

Rpm (Revoluciones por minuto - Discos).

IDE (Tecnología de disco - Intelligent Drive Electronics o Integrated Drive Electronics).

SCSI (Tecnología de disco - Small Computer System Interface).

Raid (Tecnología de arreglos de disco - Redundant Array of Independent Disks).

Hotswap (Tecnología de remoción y adición de dispositivos).

Memoria Cache (Memoria de alta velocidad).

ReconociblesReconocibles

LA REDLA RED

¿Qué es una red?¿Qué es una red?

• No es más que dos o más computadoras conectadas entre sí por algún medio de tal forma que pueda intercambiar información y compartir recursos.

• Colección de computadoras autónomas interconectadas.

• Sistema distribuido: transparencia del usuario en la asignación de recursos.

• Trabajo colaborativo.• Compartir recursos.• Procesamiento distribuido.• Disponibilidad.• Investigación.

Usos de las RedesUsos de las Redes

Tipos de RedesTipos de RedesLAN (Local Area Network)

• Medios privados o propietarios .

• Velocidades superiores a 1 Mbps.

MAN (Metropolitan Area Network)

– Medios Inteligentes y de alta velocidad.

GAN (Global Area Network)•Conectan países alrededor del mundo.

•Velocidades entre 1.5Mbps a 2.4Gbps.

WAN (Wide Area Network)

• Utilizan medios públicos de comunicaciones.

• Velocidades inferiores a 1 Mbps.

HAN (Home Area Network)

• Comunican dispositivos electrónicos y/o digitales en hogares (Panel central).

MATEMATICAS MATEMATICAS DE REDDE RED

Unidades de AlmacenamientoUnidades de Almacenamiento

Base 10Base 10

• Número de simbolos: 10

• Simbolos: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0

• BaseExponente: 100 = 1101 = 10102 = 100103 = 1000

• Posición: 1000 100 10 1

• Ejemplo: 8547 = (8x103)+(5x102)+(4x101)+(7x100)

Base 2Base 2

• Número de simbolos: 2

• Simbolos: 1,0

• BaseExponente: 20 = 1 24 = 1621 = 2 25 = 3222 = 4 26 = 6423 = 8 27 = 128

• Posición: 128 64 32 16 8 4 2 1

• Ejemplo: 11012 = (1x23)+(1x22)+(0x21)+(1x20) = 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Conversión Base 10 a Base 2Conversión Base 10 a Base 2

/2=26 ( 1 )

26/2=13 ( 0 )

13/2=6 ( 1 )

6/2=3 ( 0 )

3/2=1 ( 1 )

110101

Conversión Base 2 a Base 10Conversión Base 2 a Base 10

= (1x25) = 32

(1x24) = 16

(1x23) = 8

(0x22) = 0

(0x21) = 0

(1x20) = 1--------------- + 57

111001

Notación Decimal con PuntosNotación Decimal con Puntos

Lógica BooleanaLógica Booleana

AND0 1

Si ambos bits son 1 el resultado es 1, de lo contrario es 0

Si uno de los bits es 1 el resultado es 1, de lo contrario es 0

NOT 0 1Cambia el valor del bit

0 11 1

0 00 1

UN UN MODELOMODELO

Modelo de Referencia OSI (ISO)Modelo de Referencia OSI (ISO)

Sistemas Abiertos

Sistemas heterogéneos que están disponibles entre sí a un intercambio multilateral de información.

Arquitectura de Sistemas Abiertos

Conjunto de entidades, de Hardware y Software, organizadas jerárquicamente para permitir el desarrollo y la evolución de las interacciones entre sistemas abiertos.

La ISO reagrupa las principales asociaciones de normalización de cada país:

ANSI : American National Standards Institute.

AFNOR: Asociation Francaise de Normalisation.

BSI: British Standards Institute.

DIN: Deutsches Institut fur Normung

NTT: Nipon Telegraph an Telephone Co.

¿Porqué? Complejidad del proceso (comunicación).Intervención de muchos elementos.Hecho División en capas (niveles).

Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSI

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

ENLACE

FÍSICO

Niveles de Usuario:Mayor componente de Software - Programas.

Niveles de Red:Mayor componente de Hardware y dispositivos (redes) intermedios .

Transporte confiable de los datos.

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Enlace

FísicoAcceso al

Aplicación

Transporte

Internet

Del estándar al más utilizadoDel estándar al más utilizado

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Enlace Acceso al MedioFísico

Aplicación

Transporte

Internet

Conectores, cables, normas, tarjetas de red.Conectores, cables, normas, tarjetas de red.

¿Dónde están los equipos? (Topologías) y ¿Dónde están los equipos? (Topologías) y ¿Cómo se unen? (Enlaces).¿Cómo se unen? (Enlaces).

Por donde van los datos.Por donde van los datos.

Confiabilidad de los datos.Confiabilidad de los datos.

Control de diálogo (¿Quién habla?).Control de diálogo (¿Quién habla?).

¿Cómo se ve…? formatos y códigos.¿Cómo se ve…? formatos y códigos.

Interacción con el usuario (Programas).Interacción con el usuario (Programas).

OSIOSI TCP/IPTCP/IP

Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSI

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

ENLACE

FÍSICO

Aplicación 1 browserAplicación 1 browser

Aplicación 2 browserAplicación 2 browser

Sesión 1 (http)Sesión 1 (http)

Sesión 3 (http)Sesión 3 (http)Sesión 2 (BD)Sesión 2 (BD)

GatewayGateway

EnrutadorEnrutador

MACMACNICNICHubHub

ConectorConector Patch PanelPatch Panel Patch CordPatch Cord

Estrella

TopologíaTopologíaDescribe la distribución física o lógica de la red.

• Topología físicaTopología física:: Es el cableado entre nodos; puede ser:

• Topología lógica:Topología lógica: Circulación de la información a través de los nodos; puede ser: Bus o Anillo.

Bus: Todas las estaciones reciben la información al mismo tiempo; sólo una la procesa. Anillo: La información pasa de nodo en nodo hasta que llega al destino final.

Anillo Maya

Jerárquica

Estrellaextendida

WANWANLANLAN

RED LANRED LAN

DefiniciónDefiniciónEs una colección de dos o más computadores conectados entre sí directa o indirectamente.

GeneralidadesGeneralidades

• Cada entidad conectada a la red constituye un Nodo y el DCE a través del cual se conectan se conoce como NIC (Network Interface Card).

• La diferenciación de las LAN está basada en:

La topología de la red.

Los protocolos que la componen.

El modelo: Peer-to-peer o Cliente-Servidor.

ipipxnetbiosapple

LBD L LBD BD

• Los servidores ejecutan el Sistema Operativo de Red (NOS). [Novell, NT, Unix]

• Las estaciones de trabajo ejecutan el software de Cliente que maneja la comunicación con los servidores de red, sean estos dedicados o no.

• Un servidor dedicado puede ser utilizado sólo como servidor, no puede ser estación de trabajo. [Novell]

• Un servidor no-dedicado puede utilizar sistemas operacionales Peer-to-Peer ó Cliente-Servidor. [NT]

Dispositivos LANDispositivos LAN

NIC (tarjeta de red) Hub (concentrador)

Switch (conmutador) Terminal Server (servidor de terminales)

Modelo Peer-to-peerModelo Peer-to-peer

Sistemas Operativos de Red (NOS) en el modelo peer-to-peer pueden ser:

• LANsmart (D-Link Systems).

• LANstep (Hayes Microcomputer Products).

• LANtastic (Artisoft).

• Personal NetWare (Novell).

• PowerLAN (Performance Technology).

• Windows for Workgroups, 9x, NT, XP, Millenium, 2000 (Microsoft).

Modelo Cliente-ServidorModelo Cliente-Servidor

Sistemas operacionales de Red para modelo Cliente-Servidor:

• LAN Manager (Microsoft).

• LAN Server (IBM).

• NetWare (Novell).

• PathWorks (Digital Equipment Corporation).

• VINES (Banyan Systems).

• Windows NT Advanced Server, 2000 (Microsoft).

Arquitectura de LANArquitectura de LAN

Hardware:

– Máquina: Nodo inteligente basado en microprocesador.

– NIC: Tarjeta de interface de Red.

– Cableado: Coaxial, F.O., par trenzado.

– Conectores: BNC, TNC, RJ, DIN...

– Centro de Cableado.

– Dispositivos de Seguridad.

– Herramientas de operación y mantenimiento.

Arquitectura de LANArquitectura de LAN

Software:– Drivers:

• ODI (Open Data-link Interface).

• NDIS (Network Driver Interface Specification).

– NOS.– Software de Estación de trabajo (Shell,

redirector o client).– Software de Administración.

ArquitecturasArquitecturas

SNA (IBM)

Netware (Novell Corp)

Windows NT (Microsoft)

Apple Talk (Apple Corp)

TCP/IP (USA-DoD)

DNA (DEC)

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

ENLACE

FÍSICOSI

Tecnologías LANTecnologías LAN

• Arcnet Datapoint Corp., 2.5-20Mbps, Token passing, topología bus o estrella.

• Ethernet Xerox, IEEE-802.x, 10-100-1000 MBps, Coax (10B5/10B2) - UTP, CSMA/CD, topología bus o estrella.

• Token Ring IBM, topología lógica de anillo, 1/4-4/16 Mbps (IEEE-802.5), STP-UTP-Fibra óptica, MAU.

• FDDI ANSI, 100Mbps, Token passing, topología anillo, Fibra óptica redundante.

• ATM UIT-T, Fibra óptica-UTP, topología estrella, 155-622 Mbps.

• WLAN 11Mbps, IEEE802.11, conexión Wireless, WAP.

RED WANRED WAN

DefiniciónDefiniciónSe define como el conjunto de dispositivos que interconectan nodos geográficamente distantes.

• Utilizan medios públicos de comunicación.• Usan conexiones seriales para acceder al ancho de

banda.

• Manejan anchos de banda limitados.

• Permiten conexión de entidades no-inteligentes.

MedioPúblic

oSerial

14.4kbps...

2048kpbs (45mbps)

Ubicación modelo OSIUbicación modelo OSI

Modos de OperaciónModos de Operación• Conmutación de Circuitos (Red

Telefónica).

• Conmutación de Paquetes (X.25, Frame Relay).

• Conmutación por Celdas (ATM).

• Servicios Digitales Dedicados (RDSI, ASDL).

• Módem (Red Telefónica).

• Inalámbricos (Microondas, Radioenlaces).

CircuitoCircuito

PaquetePaquete

CeldaCelda

RDSIRDSIADSLADSL

RedTelefóni

Dispositivos WANDispositivos WAN

Tecnologías WANTecnologías WAN(Los Servicios)(Los Servicios)

• X.25 Estándar UIT-T, red conmutada de paquetes sobre medios públicos. Estructura compleja, alta confiabilidad, bajas velocidades, alto retardo.

• RDSI Recomendación UIT-T, red digital de servicios integrados. Soporte para voz y datos extremo a extremo, velocidades entre 64Kbps y 2.4Gbps (B-ISDN).

• Frame Relay Estándar UIT-T, tecnología de conmutación de paquetes, orientada a conexión. Medios digitales, velocidades entre 64Kbps y 2.048Mbps.

• ATM Estándar UIT-T, tecnología de conmutación de celdas. Velocidades entre 155 y 622Mbps.

INTRANETINTRANET

¿Qué es una Intranet?¿Qué es una Intranet?

Integración de las Tecnologías para Redes Locales y Redes de

Amplia Cobertura geográfica con Tecnologías de Internet.

CatalogadoresCatalogadores

ReferencistaReferencista

Soporte aSoporte ausuariosusuarios

Usuarios Usuarios de consultade consultaInternosInternos

¿Quiénes son los Usuarios?¿Quiénes son los Usuarios?

Gerentes deGerentes deinformacióninformación

MUCHOS MUCHOS MEDIOSMEDIOS

Redes MultimediaRedes Multimedia

INTERNET

BIBLIOTECA

HipermediaHipermediaReferencias a Información no TextualReferencias a Información no Textual

Vídeoteca

ColecciónVídeo

Fonoteca

ColecciónAudio

ESTACIÓN MULTIMEDIA

Reproducción del Vídeo y el Audio

Catálogo

INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRA NETNET

Información MultimediaInformación Multimedia

ARCHIVODIGITAL

IMAGENES

ARCHIVODIGITAL

VÍDEO

ARCHIVODIGITAL

SCANER

IMAGEN

CÁMARADIGITAL

MICRÓFONO

Transmisión de Audio y VídeoTransmisión de Audio y VídeoSERVICIOS:SERVICIOS:

• Voz.• Programas de Radio.• Teleconferencia.• Videoconferencia.• Videovigilancia.• Catálogo Multimedia.

TECNOLOGÍA:TECNOLOGÍA:• Usando el microcomputador con tarjetas de interfaces especiales

(capturadoras de audio y vídeo).• Servidores de streaming (audio y vídeo) (Mp3, Wav, Ra, Avi,

Mpeg, etc).• Shockwave (Director de Macromedia).• Reproductores y visores (Real Player, Windows Media, etc.).• H.323, VozIP, QoS, Gateways. • Codecs.• Cámaras digitales, micrófonos, parlantes, etc.

Voz y VídeoVoz y Vídeo

CÁMARADIGITAL

MICRÓFONO

CÁMARADIGITAL

MICRÓFONO

Aplicaciones de VozAplicaciones de Voz

REDTELEFÓNICA

GATEWAYVOZ IP

Servicios de VídeoServicios de Vídeo

APLICACIONES

VÍDEO ON DEMAND•Entrenamiento •Educación a distancia

VÍDEO - CONFERENCIA

VÍDEO - VIGILANCIA

Aplicación de Vídeo - conferenciaAplicación de Vídeo - conferencia

Teléfono GatewayCodec

Teléfono

GatewayServidorMedios

Gateway

TeléfonoCodec

INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRANETNET

Análogo

Digital

Análogo

Digital

Análogo

Digital

Salón de Vídeo-conferenciaSalón de Vídeo-conferencia

Aplicación de Vídeo Vigilancia o Aplicación de Vídeo Vigilancia o MonitoreoMonitoreo

CENTRAL DE MONITOREO

INTERNETINTERNET

Central de MonitoreoCentral de Monitoreo

MEDIOS DE REDMEDIOS DE RED

CABLEADOCABLEADO

Los Enemigos en los Medios de Los Enemigos en los Medios de TransmisiónTransmisión

• Atenuación

• Interferencia/crosstalk/ruido

• Distorsión/dispersión

• Reflejos

• Asincronía/retraso/jitter

• Descargas eléctricas

• Roedores

AtenuaciónAtenuaciónPérdida de energía en el medioPérdida de energía en el medio

• Medio de transmisión• Conectores e interfaz física.

Interferencia/Crosstalk/RuidoInterferencia/Crosstalk/RuidoModificación de la información en el medio Modificación de la información en el medio

por fuentes externas.por fuentes externas.

señal de entrada Señal de salida

Distorsión/DispersiónDistorsión/DispersiónModificación de la señal por seguir Modificación de la señal por seguir

trayectorias diferentestrayectorias diferentes

señal de entrada Señal de salida

Asincronía/Retraso/JitterAsincronía/Retraso/JitterMala detección de las señales por ocurrir Mala detección de las señales por ocurrir

cuando no se le esperacuando no se le espera

ACRACR

Perdida por RetornoPerdida por Retorno

NextNextNear End CrosstalkNear End Crosstalk

FextFextFar End CrosstalkFar End Crosstalk

Descargas EléctricasDescargas EléctricasSobrecarga en los circuitos por no tener buenas Sobrecarga en los circuitos por no tener buenas

tierras físicastierras físicas

• Si todos los equipos no están debidamente aterrizados puede ocurrir que los equipos se quemen al ocurrir una descarga eléctrica no prevista.

• Si hay conductores metálicos de baja impedancia que conectan diversos edificios, todos ellos deben tener sus tierras físicas igualadas.

• Si se utilizan cables con malla, ésta se debe aterrizar en un solo punto para evitar que se presenten cargas flotantes.

RoedoresRoedoresDestrucción de la infraestructura de Destrucción de la infraestructura de

comunicacióncomunicación

• Los cables, especialmente los conductores de electricidad son susceptibles de ser comidos por diferentes tipos de roedores.

• La generación de señales electromagnética parece incitarlos a comer los cables.

• La instalación de cables con malla anti-roedores o el uso de canaletas y tubos reduce o elimina la probabilidad de destrucción por roedores.

Cable CoaxialCable CoaxialCaracteristicasCaracteristicas

• Tiene mejor blindaje que el par trenzado.• Puede abarcar tramos más largos a velocidades

mayores.• Las dos clases más usadas son:

– el cable de 50 ohms: usado para transmisión digital

– el cable de 75 ohms: usado para transmisión analógica

• Diferencias basadas en factores históricos y no técnicos.

Cable CoaxialCable Coaxial

Consta de un alambre duro en su parte central, recubierto por tres capas más.

Núcleo de Cobre

Material Aislante

ConductorExterno malla

Cubierta de plástico

• La conexión se realiza a tráves de conectores BNC

• En las bifurcaciones se utilizan Uniones T o Vampiros

• Se popularizó su uso cuando surgió Ethernet.• Para Ethernet se utiliza el coaxial grueso (color

amarillo) y el coaxial delgado (color gris o negro).• Hay muchos cables coaxiales pero solo los que

dicen IEEE 802.3 se pueden usar para Ethernet.

Enemigos del Cable CoaxialEnemigos del Cable Coaxial

• Atenuación

• Reflejos

• Asincronía

• Descargas

• Roedores

TIPO DE CABLE IMPEDANCIA (ohms)

APLICACIÓN

802.3 Y RG 58 50 Ethernet delgado

802.3,RG 8, RG 11, RG 213 Y RG 214

50 Ethernet delgado

RG 58 53 No se debe usar

RG 59 75 CATV

RG 62 93 IBM 3270

Twinaxial 110 IBM SYSTEM/3X IBM AS/400

Tipos de Cable CoaxialTipos de Cable Coaxial

Aplicaciones de los Cables Aplicaciones de los Cables CoaxialesCoaxiales

• Redes locales

• CATV

• Terminales IBM

• ISDN

• Conexión a antenas de radio.

• Es el medio guiado más barato y más usado.

• Consiste en un grupo de pares de alambres entrelazados. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.

• Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.

• Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.

Cable Par TrenzadoCable Par Trenzado

• Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local).

• A velocidades de transmisión bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son más caros y más difíciles de instalar .

Pares Trenzados Apantallados Pares Trenzados Apantallados y Sin Apantallary Sin Apantallar

• Son los cables que se utilizaron primero y su calidad era muy pobre para transportar información a alta velocidad.

• Actualmente se producen cables par trenzado que permiten transmitir datos hasta 1000 Mbps.

• Pueden se blindados (con malla; STP -Shielded twisted Pair) o sin blindaje (sin malla: UTP -Unshielded Twisted Pair) y también existen los FTP –Foiled Twisted Pair que tiene una malla delgada pero tienen características electromagnéticas de los UTP.

Códigos de ColoresCódigos de Colores

Patch PanelPatch Panel(Atrás)(Atrás)

Rack de ComunicacionesRack de Comunicaciones

Ventajas del Par TrenzadoVentajas del Par Trenzado

Amplia reducción de la interferencia mutua (crosstalk)

Casi todos los teléfonos se conectan con estos cables

Inducción uniforme de ruido Bajo costo Ancho de banda típico: 250 KHz Dos tipos UTP y STP

UTP: Unshielded Twisted Pair (par trenzado sin blindaje)STP: Shielded Twisted Pair (introducido por IBM)

Imágenes Cable UTPImágenes Cable UTP

Imágenes Cable STPImágenes Cable STP

Enemigos de los Cables Par Enemigos de los Cables Par TrenzadoTrenzado

• Atenuación

• Interferencia

• Reflejos

• Descargas

• Roedores

Categorías de los Cables Par TrenzadoCategorías de los Cables Par TrenzadoCategoría Orientación Impedancia Uso típico

1 VOZ N/A Teléfono RS-232

2 ISDN Datos a baja velocidad

84-113 ohms @1 MHz

IBM 3270 IBM 3X-AS/400 Token Ring @4 Mbps

3 LAN Datos a media velocidad

100 ohms 15 % 10 BaseT Starian 10

100 ohms 15% 10 BaseT Token ring @16 Mbps

5 (4 pares) UTP LAN a alta velocidad

100 ohms 15% 10 BaseT Token ring @16 Mbps 100BaseT, TP-DDI ATM@155Mbps

5 (2 pares) STP LAN a alta velocidad

100 ohms 10% 10 BaseT Token ring @16 Mbps 100BaseT, TP-DDI ATM@155 Mbps

Comparación CategoríasComparación Categorías

CARACTERISTICAS CAT 5CAT 5E

CAT 6 CAT 7

Frecuencia de prueba Mhz 100 100 200 600

Compatibilidad RJ45 Si Si Si No

Parametros de prueba

Wire Map

Length

Atenuación

Idem Cat 5

Power Sum Next

Power Sum ElFext

Power Sum ACR

Return Loss

Delay / Delay Sweek

Idem Cat 5

Aplicaciones de los Cables par Aplicaciones de los Cables par TrenzadoTrenzado

Todo tipo de comunicación de datos, imágenes, voz, audio y video, con la excepción de redes metropolitanas (MAN)

La Fibra ÓpticaLa Fibra Óptica

• Fibra delgada de vidrio o plástico que sirve de guía de ondas luminosas

• En la fibra, la información viaja en forma de impulsos de luz (forma digital)

luz incidenteen la fibra

Características PrincipalesCaracterísticas Principales

• Baja atenuación• Insensibilidad a interferencia

electromagnética• Menor espacio• Menor peso• Medio seguro y confiable

Cable de Fibra ÓpticaCable de Fibra Óptica

Recubrimientoamortiguador

Kevlar

Cubierta

Tipos de Fibra ÓpticaTipos de Fibra Óptica

Índice escalonado multimodo

Índice gradual multimodo

Unímodo

• La fibra óptica multimodo índice escalonado ya no se utiliza.

• La fibra óptica multimodo índice gradual se utiliza en redes locales (LAN) con un tramo máximo de 2 Km.

• La fibra óptica unímodo se utiliza en redes de área amplia (WAN) y metropolitanas (MAN) con un tramo máximo de 60 Km.

Aplicaciones de la Fibra ÓpticaAplicaciones de la Fibra Óptica

Permite mayor ancho de banda.

Menor tamaño y peso.

Menor atenuación.

Aislamiento electromagnético.

Mayor separación entre repetidores.

Ventajas de la Fibra ÓpticaVentajas de la Fibra Óptica

Enemigos de la Fibra ÓpticaEnemigos de la Fibra Óptica

• Atenuación• Dispersión• Reflejos• Roedores

Conectividad InalámbricaConectividad Inalámbrica

• Para propósitos especiales las redes inalámbricas están ganando terreno, donde el cable físico es poco práctico o imposible.

• Se usa una amplia variedad de métodos técnicos para establecer redes inalámbricas, incluyendo microondas, amplio espectro, infrarrojo y celular.

• Este tipo de redes es bueno para distancias cortas entre edificios (como del otro lado de la calle) o en situaciones móviles.

Muchas personas se preocupan de que la conectividad inalámbrica no sea segura, pero la amenaza a la seguridad se exagera mucho. La conectividad inalámbrica usa compresión y encriptación para lograr la seguridad de los datos transmitidos. Estas precauciones hacen más segura la conectividad inalámbrica que el uso de cable de cobre no protegido.

Conectividad InalámbricaConectividad Inalámbrica

Radio FrecuenciaRadio Frecuencia

• Enlaces por radiofrecuencia: emisión de ondas electromagnéticas en el espacio libre

• Diversos rangos de frecuencias:• Low Frequency (marítima)

• Medium Frequency (AM)

• High Frequency (Coaxial)

• Very High Frequency (FM y TV)

• UHF (TV y Satélite)

• SHF (Satélite y micro-ondas)

InfrarojoInfrarojo

• Los sistemas infrarrojos no tienen ancho de banda limitado por tanto, pueden ejecutar velocidades de transmisión mayores a las de otros sistemas.

• La transmisión opera en el espectro de luz.• Pueden operar de dos formas

• Transmisiones dirigidas (apuntadas)

• Transmisión omnidireccional

• Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes.

• En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo).

• Tampoco es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso).

InfrarrojosInfrarrojos

Desventajas InfrarojoDesventajas Infrarojo

• La transmisión se comparte con el sol y otras cosas como luces fluorescentes

• Si hay mucha interferencia de otras fuentes, la LAN puede volverse inservible

• Requieren una línea de vista (LOS) libre de obstáculos

• Las señales IR no pueden penetrar objetos opacos• pared, cortinas, niebla

Ejemplo InfrarrojoEjemplo Infrarrojo

MicroondasMicroondas

• Este sistema inalámbrico logra increíbles velocidades de transmisión y recepción de datos del orden de los 2048 kbps.

• La información viaja a través del aire de forma similar a la tecnología de la radio.

• Debido a la velocidad baja con mucha más rapidez:softwaremúsica videos

• Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas .

• Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz .

• La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias .

• Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, puede haber más solapamientos de señales .

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

• El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .

• Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario .

• Se suele utilizar este sistema para :•Difusión de televisión .•Transmisión telefónica a larga distancia .•Redes privadas .

• El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden .

Microondas por SatéliteMicroondas por Satélite

• Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

• Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son :

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales .

• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia .

• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

Microondas por SatéliteMicroondas por Satélite

ETHERNETETHERNET

Historia: PrecursoresHistoria: Precursores

• 1970: Alohanet en Hawaii

• Red broadcast en estrella (radioenlaces)

• Dos canales UHF de 100 KHz / 9,6 Kbps:– Canal descendente un solo emisor– Canal ascendente compartido 3 estaciones;

Aloha puro, mas tarde Aloha ranurado. Normalmente más eficiente que MDF.

Historia: AlohanetHistoria: Alohanet

Historia: Rendimiento de AlohaHistoria: Rendimiento de Aloha

• Suponiendo distribución de Poisson:– Aloha puro: max. 18,4% al 50% de utilización

• A 10 Mbps: 1,84 utiles + 3,16 colisiones

– Aloha ranurado: 36,8% al 100% de utilización• A 10 Mbps: 3,68 utiles + 6,32 colisiones

• Pero el tráfico es auto-similar (fractal), no Poisson, no aleatorio -> mas rendimiento.

• Aloha ranurado usado en GSM y satélites.

Historia: Ethernet Historia: Ethernet EExperimentalxperimental

• 1970: Robert Metcalfe (MIT) empieza tesis en Harvard (optimización Aloha)

• 1972: Metcalfe llega a Xerox PARC; se le encarga diseñar la red del laboratorio

• 22/5/1973: Ethernet experimental (Metcalfe y David Boggs): 2,94 Mbps, 1,6 Km, direcc. 8 bits, CRC 16 bits, PUP, predecesor XNS.

• 1976: Metcalfe y Boggs publican artículo

Historia: Historia: AAlianza DIXlianza DIX

• 1976: Nueva división para PCs y EN (X-wire)

• Arquitectura distribuida, opuesta a SNA.• 1979: Consorcio DEC-Intel-Xerox: filosofía

abierta• Vuelta al nombre Ethernet y paso a 10Mbps• 1980: DIX publica EN v 1.0 (v 2.0 en

Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización

• 1980: creación del proyecto IEEE 802

• DIX intenta ‘imponer’ EN a 802

• Tres propuestas, tres subcomités:– 802.3: CSMA/CD (DIX) – 802.4: Token Bus (General Motors)– 802.5: Token Ring (IBM)

• 1983: 802.3 aprueba CSMA/CD con una ‘pequeña’ modificación respecto a EN DIX: Campo tipo reemplazado por longitud

• Xerox desplaza campo tipo (>1536) para que pueda coexisitir EN DIX con 802.3

• En 802.3 tipo especificado en cabecera LLC (802.2) usando 4 campos / 8 bytes.

• Formato DIX: – TCP/IP, DECNET Fase IV, LAT (Local Area

Transport), IPX

• Formato 802.3/LLC: – Appletalk Fase 2, NetBIOS, IPX

• En 1997 el grupo de trabajo 802.3x (Control de flujo para Ethernet Full Duplex) aprueba campo tipo/longitud

• La asignación de números de tipo pasa de Xerox a IEEE (ver p. ej. RFC1700)

Historia: Historia: MMedios edios FFísicosísicos

• 1980: sólo ‘thickwire’ (10BASE5)

• 1982: aparece ‘thinwire’ (RG58)

• 1985: se estandariza 10BASE2

• 1984: primeros productos en fibra

• 1989: se estandariza FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link).

• 1993: se estandariza 10BASE-F.

Historia: Historia: MMedios edios FFísicos (UTP)ísicos (UTP)

• 1984: AT&T pierde monopolio por juicio• 1985: Ethernet sobre cable UTP (Synoptics)• 1985: Sist. de cableado (DEC, IBM, AT&T)• 1987: se estandariza StarLAN (1BASE5)• 1990: se estandariza 10BASE-T• 1991: primer estándar de cableado

estructurado: EIA/TIA 568.

Historia: Historia: PPuentes/uentes/CConmutadoresonmutadores

• 1984: Primeros puentes comerciales (DEC)

• 1990: Estándar 802.1D (puentes transp.)

• 1992: Primeros conmutadores (Kalpana)

• 1993: Productos Full Dúplex

• 1997: Estándar 802.3x (control de flujo FD)

• 1997: Draft 802.1Q (VLANs) y 802.1p (prioridades)

Historia: Fast EthernetHistoria: Fast Ethernet

• 1988: Van Jacobson obtiene 8 Mbps TCP• 1992: Grand Junction inventa FE• 1992: IEEE crea grupo estudio alta

velocidad Dos propuestas:– Ethernet x 10 (CSMA/CD)– Nuevo protocolo MAC

• 1995: Estándar 802.3u (FE). Nivel físico basado en FDDI.

Historia: Gigabit EthernetHistoria: Gigabit Ethernet

• Repite experiencia de FE. Equipo parecido

• Oct. 1995: Se crea grupo estudio GE

• 3/1997: se separa 1000B-T del resto de GE

• 29/6/1998: Estándar 802.3z (GE) Nivel físico basado en Fiber Channel 800 Mbps

• 3/1999: Previsible aprobación de 802.3ab (1000BASE-T)

Nivel físico: Cables Cobre (UTP)Nivel físico: Cables Cobre (UTP)

• 7/91: se aprueba UTP cat. 3 y 4• 8/91: se aprueba UTP cat. 5• Categoría 5 en revisión: C5 Enhanced

(C5E) en TIA/EIA, actualización C5 en ISO/IEC

• Se calcula que 10% de C5 instalado no soporta 100/1000 Mbps (conectores)

• Cat. 6 y 7 en desarrollo

Nivel Físico: Nivel Físico: CCables ables CCobre (UTP)obre (UTP)

Categoría Frecuencia máxima

Velocidad máxima en datos

1 No se especifica No se utiliza 2 1 MHz 1 Mbps (2 pares) 3 16 MHz 100 Mbps (2 pares) 4 20 MHz 100 Mbps (2 pares) 5 100 MHz 1 Gbps (4 pares)

6 (en desarrollo) 250 MHz ¿ 4 Gbps ? 7 (en desarrollo) 600 MHz ¿ 10 Gbps ?

Nivel Físico: CodificaciónNivel Físico: Codificación

Tipo de red Codificac. # Pares Frec. Mbaud

Frec. (Mhz)

10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10BASE-F

Man 1B/2B 1/2 (hd) 1/2 (hd)

100BASE-T4 8B/6T 3 (hd) 25 12,5 100BASE-T2 PAM 5x5 2 25 12,5 100BASE-TX 100BASE-FX

4B/5B 1 125 62,5

1000BASE-TX PAM 5x5 4 125 62,5 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX

8B/10B 1 1250 625

Nivel Físico: Fibra Óptica EN y FENivel Físico: Fibra Óptica EN y FE

• EN : LED 1ª ventana, 2km (850 nm)• FE : LED 2ª vent., 2km (1310 nm) (de

FDDI)• EN y FE: alcance limitado por aten.

(dB/Km) • Diferente longitud de onda:

– No autonegociación– Haz invisible en FE (infrarrojo lejano)

Nivel Físico: Fibra Óptica GENivel Físico: Fibra Óptica GE

• Láser 1ª y 2ª ventana– 1ª vent. (MM) bajo costo (VCSEL) corto

alcance(275-550m)– 2ª: vent, (MM y SM) mayor costo (3x), mayor

alcance (550m-5km)

• Láser VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) más barato que LEDs 2ª ventana

Nivel Físico: F. O. Multimodo (GE)Nivel Físico: F. O. Multimodo (GE)

• GE MM alcance limitado por dispersión (inverso ancho de banda modal, MHz*km)

• Ancho de banda:– Mayor en 2ª que en 1ª vent.– Mayor en 50/125 que en 62,5/125– Notable diferencia según calidad de fibra

• No todas las fibras son iguales: – Valores estándar superados por fabricantes

Nivel Físico: F. O. MultimodoNivel Físico: F. O. Multimodo

Fibra o estándar Diámetro (m)

BW modal GE 1ª ventana

(MHz*km)

BW modal GE 2ª vent. (MHz*km)

TIA 568 62,5/125 160 (220m) 500 (550m) ISO/IEC 11801 62,5/125 200 (275m) 500 (550m)

Alcatel GIGAlite 62,5/125 500 500 BRUGG FG6F 62,5/125 300 1200

ISO/IEC 11801 50/125 200 (275m) 500 (550m)

ANSI Fiber Chan. 50/125 500 (550m) 500 (550m) ISO/IEC (prop.) 50/125 500 (550m) 500 (550m) Alcatel GIGAlite 50/125 700 1200 BRUGG FG5F 50/125 600 1200

Nivel Físico: F. O. MultimodoNivel Físico: F. O. Multimodo

• Fibra 50/125 mejor que 62,5/125 para GE, pero peor para EN y FE (equipos menos preparados). Considerar base instalada y usos

• Nuevo estándar 100BASE-SX (VCSEL) a finales 1998; menor costo que 100BASE-FX, permite extender fibra hasta el puesto de trabajo (300m).

Nivel Nivel FFísico: ísico: TTopologíaopología

• EN y FE: Fundamental no superar 512 bits de retardo máximo (colisiones tardías)

• GE: 4096 bits de retardo máximo (trama ampliada a 512 bytes con ‘extensión de portadora’).

• Diámetro max: EN 4 Km , FE 412 m, GE 330 m

Nivel Nivel FFísico: ísico: TTopologíaopología

• Dos sistemas de verificación:– Modelo 1: ‘menú del día’ (reglas genéricas)– Modelo 2: ‘a la carta’ (cálculo detallado)

• En la mayoría de los casos basta el modelo 1 para el modelo 2 hace falta sumar el retardo de cada componente (repetidor, cable. etc.) tomando valores estándar o del fabricante.

Nivel Nivel FFísico: Full Dúplexísico: Full Dúplex

• Full Duplex: doble capacidad, no CSMA/CD

• Solo posible si:– Dos estaciones (p. ej. host-switch, sw-sw)– Medio FD (p. ej. 100BASE-T)– Ambos equipos/transceivers capaces

• Sin limitación de distancia por colisiones• Ej.: GE hasta 110 Km con SM (Nbase)

Nivel Físico: Full DúplexNivel Físico: Full Dúplex

• Suprime MAC, por tanto mas sencillo de implementar (mas barato) que HD

• Modo normal de funcionamiento de GE (evita problema de distancias)

• Pero: Menor ventaja de lo que parece (generalmente solo útil en servidores y conmutadores)

Nivel Nivel FFísico: ísico: FFiabilidadiabilidad

• Según 802.3 BER (Bit Error Rate) <10-8

• Una buena instalación: BER < 10-12

• A 10 Mbps menos de una trama errónea/día• Errores CRC normalmente despreciables.

Por esto Ethernet es CLNS (LLC tipo 1)• Pero: si hay errores/problemas el

rendimiento decae con rapidez (ver RMON).

Rendimiento: Rendimiento: CCaracterización de aracterización de TTráficoráfico

• Tipo 1: 100% pequeños: – telnet con eco remoto, VoIP (100-200 bytes)

• Tipo 2: 50% pequeños / 50% Grandes: – FTP, HTTP (ACK del TCP)

• Tipo 3: 99% Grandes: – Flujos UDP (video MPEG/H.263)

• Normalmente mezcla de varios tipos• Paquete promedio 534 bytes

Rendimiento: ColisionesRendimiento: Colisiones

• Evento normal en CSMA/CD. Conviene minimizarlas ya que reducen rendimiento .

• Si Poisson y todas las tramas 64 bytes Ethernet = Aloha ranurado -> 38% max

• Pero: – No todas las tramas tienen 64 Bytes – Tráfico LAN no es Poisson

Rendimiento: Rendimiento: CColisionesolisiones

• Como reducirlas:– Aumentar tamaño de tramas: con 64 bytes

riesgo de colisión todo el tiempo, con 1518 solo el 4%.

– Reducir número de estaciones; menos estaciones menos caos.

– Minimizar distancias entre servidores; si la ‘distancia’ es 256 bits el riesgo solo esta en los primeros 32 bytes

• A igual topología colisiones EN < FE << GE.

• Ejemplo: dos estaciones conectadas a un mismo hub con 100 m de cable cada una– EN: 25 bytes (4%)– FE: 39 bytes (7%)– GE: 457 bytes (86%)

• ¿Cuando es excesivo el número de colisiones?– Si todas las tramas son de 64 bytes, hay muchos

emisores y todos están a la distancia máxima es normal que haya muchas colisiones (hasta un 30- 50%) cuando el tráfico es elevado.

– Si todas las tramas son de 1500 bytes no deberían superar el 5% del tiempo.

Reparto Reparto EEquitativo en Ethernetquitativo en Ethernet(o mas bien reparto no equitativo)(o mas bien reparto no equitativo)

• Problemas principales– Emisores de tramas grandes consiguen mas

proporción del ancho de banda (solo compiten en los primeros 64 bytes).

– Efecto captura: emisores rápidos capturan el canal durante mas tiempo que los lentos. Consecuencia del retroceso exponencial binario (BEB).

Rendimiento: Efecto CapturaRendimiento: Efecto Captura

• Impensable en tiempos de Metcalfe (máquinas demasiado lentas)

• Considerado un ‘bug’ de diseño del retroceso exponencial binario

• Alternativa: BLAM (Binary Logarithmic Arbitration Method) en estudio por 802.3w

• Chip de IBM con BLAM integrado

Rendimiento: Rendimiento: PPlanificaciónlanificación

• ¿Cuando debo aumentar la capacidad de mi Ethernet?– Hay que deducirlo del tráfico, no de las

colisiones– Medir tráfico en puntos clave (p. ej. RMON);

tomar valores cada 15 minutos y calcular promedios

• Conviene aumentar la red si:– Se supera el 50% durante 15 minutos, o– Se supera el 20-30% durante una hora, o– Se supera el 10-20% durante 8 horas

• Un 100% de ocupación durante un minuto no justifica un aumento de capacidad (salvo si hay tráfico en tiempo real)

• Antes de comprar hardware estudiar posibles optimizaciones:– Cambiar la topología para distribuir tráfico de

forma mas homogénea– Ubicar equipos donde mas se aprovechen

• Intentar optimizar para la situación crítica (la hora punta)

Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación

• EN o FE compartida es una vía a extinguir, solo interesante hoy en redes pequeñas

• Ventajas:– Rendimiento– Distancia– Efecto captura

• Costo de red conmutada cada vez mas próximo al de red compartida

• Los emisores en fibra FE y GE seguirán siendo mas caros que en cobre (x2), aun con el uso de VCSEL

• Las alternativas (ATM,...) parecen cada vez menos atractivas – Mayor costo, mayor complejidad– Menor fiabilidad, menor rendimiento (frente a

FE FD o GE FD), menor escalabilidad

• Para backbone considerar:– FE conmutada Full Dúplex– Agregación de varias FE FD (802.3ad)– GE FD– Agregación de varias GE FD

• Para servidores considerar:– FE conmutada Full Dúplex– Agregación de varias FE FD (802.3ad)– GE FD (buffered repeater)– GE conmutada FD

• Para el puesto de trabajo considerar:– EN conmutada FD– FE conmutada FD– GE FD (buffered repeater) cuando 1000BASE-T

Futuro:Futuro:

“La predicción es una tarea difícil, especialmente cuando se trata del

futuro”

Niels Bohr

Futuro: QoS en EthernetFuturo: QoS en Ethernet

• Desarrollos (draft) en 802.1p (y 802.1Q)• Esquema de prioridades como Token Ring;

mas bien CoS que QoS.• Quizá solo útil en redes conmutadas.

Requiere cambios en software y NICs• Necesidad de acompañar políticas de uso

(sistema de contabilidad/facturación). • Dudosa utilid. en LAN (sobredimensionar)

Futuro: 10 Gbps EthernetFuturo: 10 Gbps Ethernet

• Desarrollos ya en marcha• Nivel físico basado en OC-192 (9,95 Gbps)• Sistema de codificación ¿quizá 8B/10B?• Intención de implementar también en cobre

(¿UTP 25 pares?)• ¿Quizá solo FD?• Posible alternativa a ATM y SDH en WAN

(menos overhead)

Futuro: Dentro de 25 Años (2023):Futuro: Dentro de 25 Años (2023):

• ¿ TE (Terabit Ethernet) ?

• Problemas:– Latencia– Buffers / control de flujo– Tamaño de trama >1500 (¿como?)– Notación:

• 1000000BASE-X, o

• 106BASE-X

CONMUTACIONCONMUTACION

• Redes mas congestionadas y sobrecargadas

Entornos multitareas

S.O. más rápidos

Modelos cliente - servidor

• Rendimiento en ethernet/802.3

Entrega de broadcast de tramas

CSMA/CD, solo una estación a la vez

Aplicaciones con mayor demanda de ancho de banda

Latencia en dispositivos de capa 1, 2 y 3

• Colisiones

Factores que Afectan el Rendimiento Factores que Afectan el Rendimiento de la Redde la Red

Ethernet Half-Duplex y Full-DuplexEthernet Half-Duplex y Full-Duplex

• Ethernet generalmente puede usar únicamente 50%-60% del ancho de banda disponible debido a las colisiones y la latencia.

• Ethernet full duplex ofrece 100% del ancho de banda en ambas direcciones (Rendimiento potencial de 20-Mbps: 10-Mbps TX y 10-Mbps RX)

Congestión y Ancho de Congestión y Ancho de BandaBanda

Latencia de RedLatencia de Red

• Colocar e interpretar pulsos en la NIC (10baseT => 1ms)

• Retardo de propagación (100m de UTP Cat5 => 0.556ms)

• Dispositivos de red, capas 1, 2 y 3

• Tiempo de TX = bits enviados * tiempo de bit

• Ej: (10baseT) Tiempo de TX = 64bytes * (100ns * 8) = 51.200ns

Uso de Repetidores (Hubs)Uso de Repetidores (Hubs)

• Dispositivos de capa 1 que regeneran la señal

• Permiten mayor distancia

• Aumentan dominio de colisión

• Aumentan dominio de broadcast

SegmentaciónSegmentación

• Aislar tráfico entre subredes

• Mayor ancho de banda por usuario (menos usuarios por segmento)

• Dominios de colisión más pequeños

• Reducción de la congestión

TablasTablas

• Los puentes almacenan y luego envían las tramas (examinar dirección destino y calcular CRC)

• Aumentan la latencia entre un 10% y 30% (depende de la marca del switch y del tipo de conmutación)

• Independiente de la capa 3

• Conoce la ubicación de una estación examinando la dirección origen

• Se hace inundación cuando el destino es un broadcast o una dirección desconocida

• Se envía cuando el destino esta en una interfaz distinta

• Se filtra cuando el destino esta en la misma interfaz

Operaciones Básicas de un SwitchOperaciones Básicas de un Switch

•Conmutación de tramas de datos

•Mantenimiento de las tablas de conmutación

Como Conoce las Direcciones el SwitchComo Conoce las Direcciones el Switch

Estrategias de ConmutaciónEstrategias de ConmutaciónConmutación de Circuito Se establece un camino completo entre origen y destino, transfiriéndose a continuación los datos (libre de conflicto y con baja latencia), liberán- dose el camino finalmente.

Es adecuada cuando el tiempo de establecimiento del circuito es mucho menor que el tiempo de transmisión (mensajes largos)

Como todo el camino origen-destino está reservado, el ancho de banda se ve afectado negativamente , pero la latencia se minimiza.

Conmutación de Paquetes La información se agrupa en pequeños paquetes, que compiten indivi- dualmente por el acceso al camino entre origen y destino.

Los nodos/conmutadores deben incluir buffers para almacenar los paquetes en tránsito.

El ancho de banda es superior que en la conmutación de circuito, pero la latencia se ve afectada negativamente.

Simétrica

• Todos los puertos de igual ancho de banda

Asimétrica

• Combinación de puertos de diferente ancho de banda

• Se requiere buffering

• Basado en puerto

• Compartido

Tipos de ConmutaciónTipos de Conmutación

Almacenamiento y envío

• Mayor latencia

• Detección de errores alta

Por método de corte

• Menor latencia

• Detección de errores pobre

• Formas:

• Conmutación rápida

• Conmutación libre de fragmentos

Métodos de ConmutaciónMétodos de Conmutación

ComparaciónComparación

TSFL/W

header packet D

a) Store-and-forward routing b) Wormhole routing

Latencia:

• Store-and-Forward:tcomm = ts + (mtw + th) l ≈ ts + mtwl

• Wormhole:tcomm = ts + thl + mtw ≈ ts + mtw

m: tamaño del mensaje (palabras) l: longitud del caminots: tiempo de confección del mensaje (startup) th: tiempo de tránsito entre dos nodostw: tiempo de tránsito por palabra y conexión

vecinos

• Crea un dominio de broadcast único que no se restringe a un segmento físico y se considera como una subred

• La configuración de la VLAN se realiza en el switch a través del software.

• Estándar norma IEEE 802.1Q (implementaciones varían de un proveedor a otro)

VLAN - Virtual LANVLAN - Virtual LAN

Protocolo Spanning TreeProtocolo Spanning Tree

• Permite rutas conmutadas duplicadas

• Evita loops colocando algunas conexiones en estado de espera

• Estándar 802.1d

• Principio simple: Generar un árbol sin loops a partir de algún punto identificado denominado raíz.

• Se permiten rutas redundantes, pero solo una ruta activa.

Paso 1: Selección de un puente raíz

Paso 2: Selección de los puertos raíz

Paso 3: Selección de los puertos designados

Proceso del Árbol de ExtensiónProceso del Árbol de Extensión

PuenteRaíz

PuenteA

LAN BLAN B

LAN ALAN A

Los costos desde IF3 al puente raíz y desde IF4 al puente raíz son iguales, y:

Prioridad IF1 = 1

Prioridad IF2 = 2

Prioridad IF3 = 3

Prioridad IF4 = 4

Los costos desde IF3 al puente raíz y desde IF4 al puente raíz son iguales, y:

Prioridad IF1 = 1

Prioridad IF2 = 1

Prioridad IF3 = 3

Prioridad IF4 = 2

PuenteRaíz

PuenteA

LAN BLAN B

LAN ALAN A

Puerto Raíz

Gracias!!!Gracias!!!

Redes de datos

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Cableado Estructurado para Redes de Datos REDES DE DATOS Jesse Padilla Manizales.

Conmutación de Redes de Datos

Informatica redes de datos

Redes de datos 20100518

Redes Datos 7 [Modo de compatibilidad]jpadilla.docentes.upbbga.edu.co/programa redes/Redes Datos 7.pdfredes de datos Jhon Jairo Padilla Aguilar, PhD. UPB Bucaramanga. Congestión ySucede

Redes de datos

TMN - Redes de datos

Gestión Redes de Datos

Gestión de Redes de Datos

Redes de transportes de datos

Redes de datos. Evolución

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