Instituto Politécnico Nacional

1

CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS

WALTER CROSS BUCHANAN DEPARTAMENTO DE REDES DE CÓMPUTO

Academia II, Turno Vespertino Administración de Redes de Cómputo Práctica No. 1 Topologías y Protocolos de Red Duración : 4 horas Nombre del (de los) Alumno(s):

Calificación:

Equipo: Grupo: Fecha:

INSTRUCCIONES GENERALES

• Debes realizar una presentación que incluya un resumen teórico del tema que se está tratando • Debes redactar tus conclusiones en la misma presentación, indicando con tus palabras de que trata la

práctica, si tuviste algún problema para realizar los ejercicios y si observaste que se pueden realizar de otra manera, por ejemplo.

• El nombre del archivo digital debe ser GXXXXEYYP01, en donde XXXX es tu grupo, YY es tu equipo y el 01 es el número de práctica. Por ejemplo G6IV5E08P01.

• Debes entregar el archivo de tu presentación en la forma en que te indique el profesor.

Módulo 1

Topología Topología se refiere a la forma de cablear una red. La elección de una topología u otra afectará en la facilidad de su instalación, la adquisición de dispositivos especiales o adicionales, el costo del cableado, y la confiabilidad de la red. Las 3 topologías básicas son: estrella, bus, y anillo, y siempre será posible encontrar los componentes que permitan hacer combinaciones entre ellas. Nótese que no van necesariamente en función del esquema cliente-servidor o punto a punto, ya que cualquier computadora puede ser cliente, servidor, o cliente-servidor. Estrella Cada estación se conecta a un dispositivo de conexión central, este puede ser una computadora, o un dispositivo de interconexión llamado concentrador o repetidor, esta topología requiere mucho cable, pero en caso de una falla, es fácil aislarla. Cuando una máquina funciona mal, solamente se afecta este equipo.

Esta topología es recomendable cuando la complejidad de la distribución de los equipos, dificulta el seguimiento del cableado.

Punto central

CET Walter Cross Buchanan

2

Esta topología es la aplicada en la tecnología Ethernet de velocidad estándar de 10 Mbits por segundo., y en Fast-Ethernet de 100 Mbits por segundo. Anillo Las máquinas se conectan físicamente en un anillo, terminando el cable en la misma máquina en donde se inició. Cada estación repite todos los mensajes, la falla de una máquina, o el cable, rompe el anillo causando que toda la red se inhabilite, esta topología es poco usada. Bus Lineal Todas las estaciones se conectan a un cable central llamado “bus”. Esta topología es fácil de instalar y requiere menos cable que en topología estrella, actualmente es la más económica, se conectan todas las computadoras una después de la otra, a un mismo canal el cual es el medio de unión o comunicación de las estaciones y los periféricos. Esta topología se aplicaba a las redes Ethernet de velocidad estándar de 10 Mbits por segundo. Actualmente se emplea más la topología en estrella con un concentrador central.

Instituto Politécnico Nacional

3

Protocolos de Redes Locales Un protocolo establece las reglas y lineamientos bajos las cuales se establece una comunicación entre una máquina y otra tanto en hardware como en software. Se utilizan para la transferencia de datos y control de información entre dispositivos separados. Algunas de las funciones de los protocolos son las siguientes: º Sincronizar las partes a comunicar º Controlar el acceso a los equipos. º Intercambiar datos y actividades de interrupción y desconexión º Detectar y corregir de errores. º Establecer tipo de conectores, cables y niveles eléctricos Poleo Usualmente este protocolo está asociado con las topologías de tipo estrella, su funcionamiento puede ser comprendido como el de un reloj con 12 números y una manecilla, esta gira rápidamente alrededor de los 12 números y cada vez que toca un numero pregunta si tiene algo que transmitir, si no tiene nada que enviar pasa al siguiente número, en el caso de que el servidor tenga un mensaje para una estación la manecilla se coloca en la posición correcta y el mensaje es enviado. Token-Ring Este tipo de protocolo está enfocado a redes de tipo anillo, se basa en la transmisión de un paquete Token (estafeta) el cual circula por todos los equipos conectados a la red, Para que una máquina se comunique con otra, deberá esperar la llegada de la estafeta en modo libre, colocar su paquete de información en ella, y dejar circular la estafeta hasta que alcance al equipo destino. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) En español significa “Acceso Múltiple con Detección de Portadora / Detección de Colisión”. Es un protocolo ligado a la topología de bus, pero en redes Ethernet también se aplica a la topología estrella. En este tipo de acceso, el bus permite que todas las estaciones reciban simultáneamente el paquete de información que solo una transmite, cada uno de los equipos conectados al cable, que se quiera comunicar, esta esperando a que el canal o bus se encuentres libres para poder transmitir, en caso contrario tiene que esperar a que se libere el bus. Este protocolo también incluye el método de detección de colisiones, el cual se origina cuando dos estaciones intentan acceder al medio de comunicación al mismo tiempo. Este protocolo es el más usado, se aplica a todas las redes Ethernet, en velocidad estándar 10 Mbits por seg. y en alta velocidad 100 Mbits por seg., llamada Fast Ethernet. La estructura de los paquetes de datos es la siguiente:

TRAILER DATA HEADER

Detección y corrección de

errores

Información

Longitud del

paquete

Dirección

origen

Dirección destino

CET Walter Cross Buchanan

4

El modelo OSI se basa en el concepto de dividir una tarea compleja en una serie de tareas pequeñas, en el caso de los protocolos esto se llama estratificación (layering). El protocolo necesario para que dos computadoras se comuniquen está dividido en un conjunto de pequeños protocolos, cada uno ejecutando una parte especifica de las tareas de protocolo integral, a los pequeños protocolos o subprotocolos se les identifica como “niveles”, así los protocolos de mayor nivel dependen de los de menor nivel, según se realizan tareas cada vez más complejas.

MODELO OSI En 1978, la OSN (Organización Nacional de Estándares – con sede en Europa) desarrolló un modelo llamado Open System Interconnection (OSI) en el cual se encapsulan los sistemas de comunicación y sus funciones para permitir conectar dispositivos y computadoras con el fin de establecer la manera de enviar y recibir mensajes o transferir información. En este modelo se definen siete niveles (layers) que son los siguientes: Nivel 1 Físico Este nivel es el más bajo, es requerido para la conexión eléctrica y mecánica,

involucra la conexión física entre los elementos individuales del equipo, cables, conectores, puertos, voltajes, la unidad de referencia en este nivel es el bit.

Nivel 2 Enlace Aquí se define la forma en cómo se van manejando los datos, por ejemplo

especificar los formatos de los mensajes, señales de control de origen y destino, velocidades de transmisión, etc. Los mensajes se organizan en cadena de bits llamados “frames ” para ser enviados.

Nivel 3 Red de datos La función de este nivel consiste en controlar el flujo de información entre los nodos

de la red, proporcionando la trayectoria que deben seguir los datos para llegar a su destino creando paquetes de datos.

Nivel 4 Transporte A este nivel se le encarga la tarea de envío y recepción de datos en forma correcta,

su función, consiste en corregir errores y colisiones en la transmisión, puede dividir paquetes de datos muy grandes en varios pequeños y después volverlos a unir para cumplir su función adecuadamente.

Nivel 5 Sesión En este nivel se involucra el diálogo entre redes o elementos de una red, es el

responsable de establecer, mantener y finalizar las sesiones de comunicación entre los nodos, sincroniza y traduce nombres y direcciones, una sesión puede ser el envío de un archivo a la impresora o el envío de un mensaje de una computadora a otra.

Nivel 6 Presentación Este nivel proporciona el mecanismo de traducción entre datos de diferente formato,

así como la traducción de códigos y conversión de datos, el objetivo del nivel de presentación es que cada dispositivo pueda tener los datos en la forma en que pueda utilizarlos.

Nivel 7 Aplicación En este nivel se realizan funciones o aplicaciones comunes, con las que trabaja el

usuario final.

Modelo TCP/IP La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre redes de computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron los dos primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia. Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a ser más de 100 diferentes, entre ellos se encuentra el popular HTTP (HyperText Transfer Protocol), que es el que se utiliza para acceder a las páginas web, además de otros como el ARP (Address Resolution Protocol) para la resolución de direcciones, el FTP (File Transfer Protocol) para transferencia de archivos, y el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) y el POP (Post Office Protocol) para correo electrónico, TELNET para acceder a equipos remotos, entre otros.

Instituto Politécnico Nacional

5

El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN). TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en ARPANET, una red de área extensa de dicho departamento.

La familia de protocolos de Internet puede describirse por analogía con el modelo OSI (Open System Interconnection), estudiado en los cursos básicos de Redes de Computadoras, que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la práctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel soluciona una serie de problemas relacionados con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles más altos. Los niveles superiores son los más cercanos al usuario y tratan con datos más abstractos, dejando a los niveles más bajos la labor de traducir los datos de forma que sean físicamente manipulables.

El modelo de Internet fue diseñado como la solución a un problema práctico de ingeniería. El modelo OSI, en cambio, fue propuesto como una aproximación teórica y también como una primera fase en la evolución de las redes de computadoras. Por lo tanto, el modelo OSI es más fácil de entender, pero el modelo TCP/IP es el que realmente se usa. Sirve de ayuda entender el modelo OSI antes de conocer TCP/IP, ya que se aplican los mismos principios, pero son más fáciles de entender en el modelo OSI.

El 1 de enero de 2010 el Protocolo TCP/IP cumplió 27 años.

Internet no es una red física muy grande, sino un conjunto de tecnologías que permiten interconectar redes muy distintas entre sí. Internet es independiente de la máquina o sistema operativo utilizado. De esta manera, podemos trasmitir información entre una computadora que emplea Unix y otra que emplee un sistema Windows en cualquiera de sus versiones. O también entre plataformas muy distintas como Macintosh, Alpha o Intel; es más, en una computadora y otra las redes que emplean pueden ser distintas como Ethernet, Token Ring o enlaces vía satélite.

Como vemos, está claro que no podemos emplear un protocolo que dependa de una arquitectura en particular. Lo que estamos buscando es un método de interconexión general que sea válido para cualquier plataforma, sistema operativo y tipo de red.

La familia de protocolos que se eligieron para permitir que Internet sea una red de redes es el TCP/IP. Nótese que hablamos de una familia de protocolos, ya que son muchos los protocolos que la integran, aunque para simplificar hablemos sencillamente del protocolo TCP/IP.

El protocolo TCP/IP tiene que estar a un nivel superior del tipo de red empleado y funcionar y funcionar de modo transparente en cualquier tipo de red, y debe estar a un nivel inferior de los programas de aplicación (páginas web, correo electrónico, etc.) particulares de cualquier sistema operativo. Todo esto lo observamos en el modelo de referencia.

Capa de aplicación (http, SMTP, FTP, TELNET…)

Capa de transporte (TCP)

Capa de red (IP)

Capa de acceso a la red (Ethernet, Token Ring…)

Capa física (Cable coaxial, par trenzado…)

El nivel más bajo es la capa física . Aquí nos referimos al medio físico por el cual se transmite la información. Generalmente será un cable, aunque no se descarta cualquier otro medio de transmisión, como ondas radioeléctricas, luz o enlaces vía satélite.

La capa de acceso a la red determina la manera en que las estaciones de trabajo (computadoras) envían y reciben la información a través del soporte físico proporcionado por la capa anterior. Es decir, una vez que tenemos un cable, ¿cómo se transmite la información por ese cable?, ¿Cuándo puede una estación transmitir?, ¿tiene que esperar un turno o transmite sin importar el momento?, ¿cómo sabe una estación que un mensaje es

CET Walter Cross Buchanan

6

para ella? Pues bien, todas estas cuestiones son las que resuelve esta capa, que como ya habrás notado, tiene que ver con el protocolo empleado en la red local.

Las dos capas anteriores quedan a un nivel inferior del protocolo TCP/IP, es decir, no forman parte de este protocolo. La capa de red define la forma en que un mensaje se transmite a través de distintos tipos de redes hasta llegar a su destino. El principal protocolo de esta capa es el IP, que es la que proporciona el direccionamiento y determina la ruta óptima a través de los ruteadores (routers) que debe seguir un paquete desde el origen hasta su destino.

Capa de red. La familia de protocolos TCP/IP fue diseñada para permitir la interconexión entre distintas redes. El mejor ejemplo de interconexión de redes es Internet, que no es otra cosa sino un conjunto de redes unidas mediante encaminadores o routers.

La capa de red se encarga de fragmentar cada mensaje en paquetes de datos, llamados datagramas IP , y de enviarlos en forma independiente a través de la red de redes. Cada datagrama IP incluye un campo con la dirección IP de destino. Esta información se utiliza para enrutar los datagramas a través de las redes necesarias que los haga llegar hasta su destino.

La capa de transporte (protocolo TCP) ya no se preocupa de la ruta que siguen los mensajes hasta llegar a su destino. Sencillamente considera que la comunicación de extremo a extremo está establecida y la utiliza.

La capa de aplicación. Una vez que tenemos establecida la comunicación desde el origen hasta el destino nos queda lo más importante, ¿qué podemos transmitir? La capa de aplicación nos proporciona los distintos servicios de Internet: correo electrónico, páginas Web, FTP, TELNET, etc.

Procedimiento

1. Realiza una presentación de diapositivas de este Módulo 1

2. Elabora un diagrama de la red tal como está instalada en la sala de cómputo que emplea tu grupo, indicando las computadoras y equipos de conexión como hub o switch.

3. Indica el esquema en que está trabajando esa red.

4. Escribe tus conclusiones

5. Entrega tu presentación en la forma en que te indique el profesor.