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Fundamentos

Ing. Séfora Román Sánchez

EAP Ingeniería de Sistemas e Informática

Universidad Nacional Hermilio Valdizán

docente.srs@gmail.com

Microcomputadores o Mainframes es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios en simultáneo. Se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.

Supercomputadoras Diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica. Son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más.

Minicomputadoras Están entre las mainframes y microcomputadoras

Microcomputadoras o PC’s

Centro de Comunicaciones de Emergencias de Seguridad Pública

Sistemas CAD

Las estaciones de trabajo tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran poder de procesamiento moderado y posibilidad de procesar gráficos de alta calidad.

CAD: para creación, modificación, análisis u optimización de un producto. CAM: para la planificación y control de las operaciones de una planta de fabricación

Fabrica

Una Red es un conjunto de computadoras interconectadas. Compartir recursos: archivos, impresoras, unidades de almacenamiento, etc. Transferir información entre ordenadores: e-mail, WWW, etc.

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• Por su tecnología:

– Redes Cliente / Servidor

– Redes punto a punto

Mismo estatus en la red cada PC puede hacer de cliente o servidor

Uno o más servidores son los que controlan y proporcionan recursos a los clientes.

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Clasificación de las redes

• Por su escala o ámbito:

– Redes de área local o LAN : Diseñadas desde el principio para transportar datos.

• Alcance: conecta ordenadores localizados en la misma oficina, departamento o edificio.

• Conexión: suele ser mediante cable (también inalámbricas)

• Redes Privadas: los medios de conexión de las líneas utilizadas son propiedad de la empresa.

Ejemplos: Aula, Oficina, Hogar…

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• Por su escala o ámbito:

Redes de área metropolitana o MAN :

Clasificación de las redes

• Alcance: conecta varias LAN localizadas en la misma

ciudad, área industrial, o varios edificios.

• Conexión: suele ser mediante cable (también

inalámbricas) en las LAN, pero necesitan dispositivos repetidores de más alcance, alquilados a otras empresas públicas o propios.

• Redes Privadas o Públicas: los medios de conexión de

las líneas utilizadas pueden ser propiedad de la empresa, utilizar una línea pública alquilada (Ej. ADSL de Telefónica).

Ejemplos: Red de empresas en un polígono industrial, Campus universitario, Red de servicios municipales.

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• Por su escala o ámbito:

Redes de área extensa o WAN : Utilizan el sistema telefónico, diseñado inicialmente para transportar voz.

Clasificación de las redes

• Alcance: conecta ordenadores localizados en cualquier

sitio del mundo.

• Conexión: Líneas Telefónicas, Fibra óptica, satélites…

• Redes Públicas: los medios de conexión de las líneas utilizadas

son propiedad una empresa de telecomunicaciones que las alquila al público y empresas en general.

Ejemplo: INTERNET

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Redes por su ámbito…

Distancia entre

Procesadores

Procesadores ubicados

en el mismo ...

Ejemplo

1 m Sistema Multiprocesador

10 m Habitación

LAN 100 m Edificio

1 Km Campus

10 Km Ciudad MAN (o WAN)

100 Km País

WAN 1.000 Km Continente

10.000 Km Planeta

Clasificación de las redes

• Por su tipo de canal:

– Redes privadas

• Equipos de una misma empresa

• Tránsito de datos de la empresa

– Redes públicas

• Proporcionadas por las compañías telefónicas.

• Número ilimitado de equipos.

Topología Física de Red: es una representación gráfica o mapa de cómo se unen las estaciones de trabajo de la red, mediante el cable.

Factores a tener en cuenta:

• La distribución espacial de los equipos.

• El tráfico que va a soportar la red.

Topologías Puras:

• Anillo

• Bus

• Estrella

Topología de Anillo Consta de varios nodos unidos formando un círculo lógico. Los mensajes se mueven de nodo a nodo en una sola dirección. El cable forma un bucle cerrado formando un anillo

Ventajas:

• Fácil detectar si un PC cae

Inconvenientes:

• Se rompe el cable o no funciona una de las estaciones, se paraliza toda la red

Topología de Bus Consta de un único cable (BUS) al que se conecta cada ordenador. Los extremos del cable se terminan con una resistencia denominada terminador.

Ventajas: • Fácil de instalar y mantener. • Si falla una estación, no cae la red.

Inconvenientes:

•Si se rompe el cable principal (BUS) se inutiliza la red.

Topología de Estrella Es la más utilizada en redes LAN. Todos las estaciones de la red deben pasar a través de un dispositivo central de conexiones conocido como concentrador de cableado (HUB), que controla el flujo de datos .

Ventajas:

• Si se rompe un cable no se inutiliza la red.

•Fácil detectar averías.

Inconvenientes:

• Mas cara (utiliza más cable y un concentrador)

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Algunas topologías típicas de redes punto a punto

Estrella Anillo Estrella distribuida, árbol sin bucles o ‘spanning tree’

Malla completa Anillos interconectados Topología irregular

(malla parcial)

COMPONENTES DE UNA RED LOCAL

Estaciones de Trabajo (Clientes)

Servidores (opcional)

Tarjetas de Red (NIC)

Cableado o medios de transmisión inalámbricos (antenas)

Sistema operativo de red

Dispositivos distribuidores: Hub, Switch, Router…

Recursos compartidos: Impresora de red, archivos y aplicaciones…

ESTACIONES DE TRABAJO

Servidores

Son los ordenadores utilizados por los usuarios conectados a la red.

Son los ordenadores que ofrecen servicios a los clientes de la red. Pueden ser de dos TIPOS:

• Dedicados: solo realizan tareas de red y no pueden utilizarse como un puesto normal de cliente.

• No dedicados: además de realizar tareas de red, se utilizan como puestos normales.

TARJETAS DE RED

También conocidas como NIC (Network Interface Card), se instalan dentro del ordenador y son las que hacen posible la conexión del PC con la Red. Traducen la información que circula por el cable/ondas de la red, al lenguaje que entiende el ordenador y viceversa.

Cable Inalámbricas

CABLEADO

Conectan cada una de las tarjetas de red (NIC) de los ordenadores que componen la red, normalmente a través de un concentrador (HUB), constituyendo los canales de comunicación de la red.

Según la Clase de red, Velocidad de transmisión que se desea, y Alcance geográfico que queremos conseguir se emplean varios TIPOS DE CABLE:

Coaxial: Fibra óptica: Par trenzado:

DISPOSITIVOS DISTRIBUIDORES

Son dispositivos capaces de concentrar, distribuir, incluso guiar, las señales eléctricas de las estaciones de trabajo de la red.

• HUB (Concentrador): solamente recoge y distribuye señales entre los ordenadores de la red.

• SWITCH (Conmutador): además de concentrar señales, puede seleccionar el envío de paquetes y lleva estadísticas de tráfico y errores en la red.

• ROUTER (Encaminador): además de las tareas anteriores es capaz de guiar una transmisión por el camino mas adecuado (Enrutamiento). Es el utilizado para la conexión de un PC o una red a INTERNET.

SISTEMA OPERATIVO DE RED

Son programas que gestionan la red y sus recursos. Existen 2 TIPOS básico:

•S.O. para redes con SERVIDOR DEDICADO: donde hay servidores dedicados con mayor estatus en la red. Estos suelen tener S.O. específicos para gestión de red como Windows NT SERVER. EL resto de Clientes, pueden tener este SO, o cualquiera de las anteriores (W-98, W-XP o W-Vista).

•S.O. para redes PUNTO A PUNTO: donde los ordenadores tienen el mismo estatus. Es suficiente con que cada ordenador tenga Windows 98, XP o Vista.

RECURSOS COMPARTIDOS

Una de las ventajas de la red es que permite compartir recursos de hardware y software, con el AHORRO que esto implica.

• Impresora

• Escáner

• Unidades de almacenamiento: discos duros.

• Unidades lectoras/grabadoras de CD/DVD

• Módem

• Archivos y Carpetas

• Programas de Aplicación

HARDWARE

SOFTWARE

Topología en estrella de una red LAN de 4 PC´s con acceso a internet

HUB

ROUTER (del PSI)

INTERNET

Para montar esta red en estrella de 4 PC con acceso a internet, necesito el siguiente material:

• 4 PC´s, un HUB y un ROUTER de acceso a internet

• 4 Tarjetas de red Ethernet

• 10 conectores de cable RJ-45

• 5 cables

El ordenador A tiene una

impresora laser que todos

utilizan.

A

B

D

C

El ordenador B tiene una conexión a

Internet que todos comparten.

El ordenador C tiene un gran

disco duro en el que otros

usuarios almacenan gran

cantidad de trabajos.

Los ordenador D y E pueden acceder a todos los servicios de los demás.

RED

INTERNET

E

Ejemplo:

Topología Lógica de Red: es el sistema de acceso y comunicación que se emplea para conectar las estaciones de la red. Para que dos estaciones se comuniquen necesitan entender el mismo idioma, por lo que se establece un Protocolo( reglas) estándar de comunicación:

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Se trata del lenguaje que utiliza cualquier plataforma de ordenadores en Internet para enviar y recibir la información. Por eso se toma como estándar.

TCP / IP

Es el que divide la información en

paquetes y el que las vuelve a unir

en su orden adecuado cuando van

llegando a su destino.

Es el responsable de identificar cada

uno de estos paquetes de información

con su dirección apropiada.

PROTOCOLO

Dirección IP Cada ordenador conectado a la red debe disponer de una dirección única para una correcta identificación y efectiva localización. A dicha dirección se la conoce como IP, y se encuentra formada por 4 números de 0 a 255 (xxx) separados por puntos.

xxx.xxx.xxx.xxx

0..255

Máscara de Red

Secuencia de 4 números de la misma estructura que la IP, que se utiliza para distinguir qué parte de la IP identifica la red y qué parte a los equipos.

Ejemplo: En Redes Clase A la Mascara de red es 255.0.0.0, lo que significa que el primer grupo de bits de la IP es para la red y el resto identifica los equipos

Para que dos equipos pertenezcan a la misma red deben tener un IP con la parte de red igual

Clases de Direcciones IP:

Clase A: se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos para

que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 16.777.214 de máquinas.

Clase B: se asigna los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos últimos

para que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de

estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 65.534 máquinas.

Clase C: se asigna los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el último para

que sea asignado a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de

estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 254 máquinas.

Clase Rango IP Nº Redes Nº Estaciones Máscara de red

A 0. 0. 0. 0

127.255.255.255

128 16.777.214 255.0.0.0

B 128. 0. 0. 0 191.255.255.255

16.384 65.534 255.255.0.0

C 192. 0. 0. 0

223.255.255.255

2.097.152 254 255.255.255.0

Configuración de Software de una red

• Instalación de la tarjeta de red.

• Configurar los componentes de red: Protocolo TCP/IP

• Configurar una red doméstica o para pequeña oficina: crear Grupo de Trabajo.

• Compartir recursos.

Instalación de la tarjeta de red

Si no se trata de NIC de conexión USB, debemos seguir

los siguientes pasos:

1. Desconectar PC de red eléctrica.

2. Extraer carcasa del PC, conectar tarjeta de red en

ranura PCI.

3. Enchufar PC.

4. Windows .. y posteriores detecta el nuevo hardware e

instala sus drivers, si no…(paso 5)

5. Introduce CD con los drivers de la tarjeta.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN DE REDES

• Estudio de cables

Ing. Séfora Román Sánchez

EAP Ingeniería de Sistemas e Informática

Universidad Nacional Hermilio Valdizán

docente.srs@gmail.com

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Transmisión de Datos

El éxito de la transmisión depende de:

– La calidad de la señal que se transmite

– Características de medios de transmisión

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Terminología

La transmisión de datos ocurre entre un transmisor y un receptor a través de un medio de transmisión.

El medio de transmisión puede ser guiado o no guiado.

En ambos casos la comunicación es en forma de ondas electromagnéticas.

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Medios guiados

Las ondas son guiadas a lo largo de un camino físico:

Ejemplos:

– Par trenzado

– Cable coaxial

– Fibra óptica

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Medios no guiados

Proveen un medio para la transmisión de ondas electromagnéticas pero sin guiarlas:

Ejemplos:

– Aire

– Agua

– Vacío

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Terminología

Enlace Directo (direct link) Camino de transmisión entre 2 dispositivos en el cual la señal se propaga directamente del transmisor al receptor sin dispositivos intermedios.

Puede incluir sólo amplificadores y/o repetidores.

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Terminología

Un medio guiado de transmisión es:

Punto a punto, si provee un enlace directo entre 2 dispositivos y estos son los únicos dispositivos que comparten el medio.

Multipunto, cuando más de dos dispositivos comparten el medio.

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Transmisor/

Receptor

Amplificador

o Repetidor Medio Transmisor/

Receptor

0 o más

• Punto a Punto

• Multipunto

Medio

Transmisor/

Receptor

Transmisor/

Receptor …..

Medio Amplificador

o Repetidor

Transmisor/

Receptor

Transmisor/

Receptor …..

Medio

0 o más

Configuración de transmisiones guiadas

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Terminología

La transmisión puede ser:

–simplex

–half-duplex

–full-duplex

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Simplex Se usa cuando los datos son

transmitidos en una sola dirección. Ejemplo: radio.

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Se usa cuando los datos transmitidos fluyen en ambas direcciones, pero solamente en un sentido a la vez. Ejemplo?

Half-Duplex

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Es usado cuando los datos a intercambiar fluyen

en ambas direcciones simultáneamente.

Ejemplo:?

Full-duplex

Teléfono

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Cableado Coaxial

Cable: Conductor de cobre rodeado de aislante, malla y funda de plástico

Terminador con funda de 50 ohmios

“T” para conexión de un nodo

Dos tipos: antena TV (de 75 ohmios), para redes (50 ohmios)

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Cableado Coaxial

Dos tipos de cable Ethernet:

– 10Base5 (thick) Utiliza una topología de bus, un cable coaxial que se conoce comúnmente como 'Ethernet Grueso' y segmentos de una longitud máxima de 500 metros. Puede conectar hasta 100 nodos por segmento. Usa conectores BNC.

– El 10Base2 (thin) Emplea una topología de bus, cable coaxial conocido como 'Ethernet Delgado' y segmentos de una longitud máxima de 185 metros. Permite conectar hasta 30 nodos por segmento. Conocida como Thinnet. Usa conectores BNC.

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Thinnet: Grosor de 1/4" o menor, comúnmente utilizado en diseños 10Base2 para ambientes

ARCnet. Distancia Máxima de 185 mt , el cableado

utilizado para Thinnet es por lo general tipo RG-58.

Thicknet: Comúnmente utilizado para "backbones"

su tamaño es de 3/8 " (.375 pulgadas),utilizado en

backbones de televisión y en diseños 10Base5, su distancia máxima entre centrales es de 500 mt.

A su vez el cableado coaxial puede ser de varios tipos, algunos son: RG-58 /U : Centro Solido de Cobre "Solid Copper core"

RG-58 A/U : Acordonado de Cobre "Stranded wire copper"

RG-58 C/U : Especificación Militar "Military Specification of RG-58 A/U"

RG-59 : Transmisión Altabanda (cable de television) "Broadband transmission"

RG-62 : Tipo Red ARCnet "ARCnet Network Specific"

El cable coaxial a diferencia del cableado Ethernet que comunmente es utilizado hoy

en dia, utiliza conectores llamados "BNC" (British Naval Conectors), que es una "T"

con orificios muy similares a los que son utilizados por un TV con cable.

-Un elemento central o multirrepetidor(en azul)

-Los conectores en T van directamente a las tarjetas de red

-En rojo los terminadores en los extremos de cada BUS o

segmento.

Cableado estructurado

Par trenzado

– 4 pares de

cobre trenzados

– Diversas

categorías

Categorías A mayor categoría más calidad del cable

Categoria 1 : (UTP) Apto únicamente para voz , utilizado para transmisiones comunes de telefonía

Categoria 2 : (UTP) No es muy utilizado, su velocidad máxima de transmisión es 4 Mbps.

Categoria 3 : (UTP o STP) Optimo para transmisiones 10BaseT, velocidad máxima hasta 10 Mbps.

Categoria 4 : (UTP o STP) Velocidad máxima 16 Mbps, comúnmente utilizado en un ambiente Token Ring de IBM.

Categoria 5 : (UTP o STP) Alcanza velocidades de 100 Mbps, utilizado para FastEthernet.

Categoria 5e : (UTP o STP) (Categoría 5 mejorada) Alcanza velocidades de 1000 Mbps, utilizado para Gigabit Ethernet. (utilizando los 8 cablecitos).

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Tipo tecnología con cable UTP:

10BaseT: Conocido como IEEE802.3 permite una velocidad máxima de 10Mbps, su distancia máxima entre nodos es 100mt. El surgimiento de tarjetas NIC más eficientes han suplantado el uso de 10BaseT en favor de 100BaseTX-100BaseT4. 100BaseTX: También conocido como FastEthernet-especificacion IEEE 802.3u. 100TX solo utiliza 2 de los 4 pares del cableado, su distancia máxima es 100 mt. El cableado de categoría 5 es el mínimo requerido para 100TX, su velocidad máxima es de 100Mbps (si se utiliza full-duplex esta puede ser 200Mbps). 100BaseT4: Permite la tecnología de Fast Ethernet sobre cableado de categoría 3 y 4. Utiliza los 4 pares de alambre y altera el funcionamiento nativo de CSMA/CD en Ethernet; sin embargo el uso de los 4 pares de cable elimina la posibilidad de instalar transmisión full-duplex. Este método es utilizado exclusivamente cuando ya se tiene cableado categoría 3.

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UTP (Unshielded Twisted Pair) : Significa que el

cable no tiene capa protectora, UTP puede extenderse

a una distancia máxima de 100 metros, es utilizado

primordialmente para Ethernet.

STP (Shielded Twisted Pair) : Utiliza un capa

protectora para cada cable para limitar interferencia, permite una mayor distancia que UTP (aunque

limitadas), comúnmente utilizado en ARCnet o Redes

IBM.

Cableado estructurado

“latiguillo”: Conexión a los extremos del cable UTP de conectores RJ45

El latiguillo se conectara a una roseta (en pared, equipo, conmutador, hub, etc.)

El latiguillo se deteriora con el uso por lo que deja de ser de una categoría dada.

La categoria 3, 5 y 5e son menos restrictiva y la 5e es la que más suele usarse alcanzan hasta 100m

Con categoría 5e puedo cubrir hasta 100m pero la relación velocidad/m disminuye con la distancia, si quiero unir equipos mas lejanos se usa fibra óptica.

Coaxial -- hasta 32 nodos por segmento

Cableado estructurado -- 2 ordenadores sin necesidad de un elemento activo.

Más de dos ordenadores -- elemento activo para encaminar la información transmitida: hub, concentrador, conmutador, switch

¿Cómo usar el cableado para

diferentes ordenadores?

Los hub constan de una batería de rosetas o puertos de comunicación

Cada nodo (tarjeta de red ) ira conectado a un elemento de hub usando un latiguillo

Los Hub se pueden unir entre si dando así mas capacidad de host

Estándar de cableado

10BaseT (categoría 3) – Distancia max 100m, 10Mbps

– Conectores RJ45 (8 contactos)

– Fácil de manejar y mantener

100Base TX (categoría 5) – Distancia max 100m, 100Mbps

– Conectores RJ45 (8 contactors)

– Problemas de integración con 10Mbps

1000BaseT – Distancias max 100m, 1000Mbps

– Afecta la limpieza en montaje

Código de colores 10/100 BaseT

Para identificar los pares se les asigna colores

Un cable es fondo blanco con una banda de color y su pareja es liso de ese color – 1-2 blanco – naranja

– 3-6 blanco –verde

– 4-5 blanco – azul

– 7-8 blanco –marrón

Mapa de conexiones 10/100 BaseT

(normal)

1-1 (TD+)

2-2 (TD-)

3-3 (RD+)

4-4

5-5

6-6 (RD-)

7-7

8-8

Los cuatro pares : 1/2 3/6 4/5 7/8

Mapa de conexiones 10/100 BaseT

(cruzado)

1-3 (TD+)

2-6 (TD-)

3-1 (RD+)

4-4

5-5

6-2 (RD-)

7-7

8-8

Los cuatro pares : 1/2 3/6 4/5 7/8

Cableado de rosetas en pared

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Montaje de fibras

• Se usan 2 fibras: de ida y vuelta

• Múltiples acabados, conectores, latiguillos

• Generalmente se usa acabado plano,

extremo de PVC, se corta la fibra y se pule

Para mayor calidad se da mejor acabado,

pulido con cera, etc

• Existen tarjetas de red para conexión con

fibra óptica

Tipos de fibra: • Monomodo: más fina (amarilla), luz polarizada (línea recta).

Para transmitir mucha información

• Multimodo: más gruesa (cable naranja) de 62,5 micrómetros,

permite transmisión de Km sin elementos activos (retraso en

llegado de rayos)

• Importante: diámetro y curvatura de la fibra

Primer nº velocidad que puede alcanzar en Mbps .

• 10Base FL

– transmisión hasta 10Mbit y distancias de 2000m

– se puede usar un interfaz de luz normal o luz laser

• 1000Base-SX (luz normal) :

– Con monomodo se puede alcanzar hasta 5KM

– Con multimodo para diámetros de 62,5 um se

alcanza 220m para diámetros inferiores 500m

• 1000Base-LX (luz laser) :

– con multimodo solo 550m

– Con monomodo hasta 5Km

Estándar de cableado

Montaje de cable UTP con RJ45

• Montaje latiguillo normal

– Comunicación a internet

• Montaje latiguillo cruzado

– Comunicación entre dos host

• Tras realizar el montaje será necesario

testear la continuidad de los cables

Material – Cable estructurado de categoría 5

– Conectores RJ45

– Alicates, Grinpadora, Tester, etc

Conexión cable normal

Conexión cable cruzado

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