Cableado de las LAN y las WAN

Semestre 1 Capítulo 5Jorge Vásquez

frederichen@yahoo.com

Contenido

• Cableado LAN.

• Cableado WAN.

Preguntas.

¿Conoce las características de las redes Ethernet?

¿Qué tipos de dispositivos conectan los cables de conexióndirecta, conexión cruzada y transpuesto?

¿Cuáles son las funciones, ventajas y desventajas de losrepetidores, hubs, puentes, switches, y componentesde una red inalámbrica?

¿Cuáles son las funciones de las redes de par a par?

¿Conoce los puertos seriales, cables y conectores del router?

Capa física de la LAN

Se utilizan varios símbolos para representar los distintostipos de medios. Token Ring se representa con un círculo.La Interfaz de Datos Distribuida por Fibra (FDDI) serepresenta con dos círculos concéntricos y el símbolo deEthernet es una línea recta. Las conexiones seriales serepresentan con un rayo.

Los medios de networking se consideran componentesde la Capa 1, o la capa física, de las LAN.

Algunas de las ventajas y desventajas se relacionan con: La longitud del cable El costo La facilidad de instalación La susceptibilidad a interferencias

Ethernet en el campus

Ethernet es la tecnología LAN de uso más frecuente. Un grupoformado por las empresas Digital, Intel y Xerox, conocidocomo DIX, fue el primero en implementar Ethernet.

Más tarde, el IEEE extendió la especificación 802.3 a tresnuevas comisiones conocidas como 802.3u (Fast Ethernet),802.3z (Gigabit Ethernet transmitido en fibra óptica) y802.3ab (Gigabit Ethernet en UTP).

Los requisitos de la red pueden forzar a la actualización atopologías de Ethernet más rápidas. La mayoría de las redesde Ethernet admiten velocidades de 10 Mbps y 100 Mbps

Por lo general, las tecnologías Ethernet se pueden utilizaren redes de campus de muchas maneras diferentes:

Se puede utilizar Ethernet de 10 Mbps a nivel del usuariopara brindar un buen rendimiento. Los clientes o servidoresque requieren mayor ancho de banda pueden utilizarEthernet de 100-Mbps.

Se usa Fast Ethernet como enlace entre el usuario y losdispositivos de red. Puede admitir la combinación de todoel tráfico de cada segmento Ethernet.

Para mejorar el rendimiento cliente-servidor a través de lared campus y evitar los cuellos de botella, se puede utilizarFast Ethernet para conectar servidores empresariales.

Medios de Ethernet y conectores

Antes de seleccionar la implementación de Ethernet, tenga encuenta los requisitos de los conectores y medios para cadauna de ellas. También tenga en cuenta el nivel de rendimientoque necesita la red.

Es importante reconocer la diferencia entre los mediosutilizados para Ethernet 10 Mbps y Ethernet 100 Mbpslas redes con una combinación de tráfico de 10 y 100-Mbpsutilizan UTP Categoría 5 para admitir Fast Ethernet.

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Medios de conexión

En algunos casos el tipo de conector de la tarjeta de interfazde red (NIC) no se ajusta al medio al que se debe conectar.Para ello puede existir un recurso para el conector interfaz deunidad de conexión (AUI) de 15 pins. El conector AUI permiteque medios diferentes se conecten cuando se usan con eltransceptor apropiado.

Un transceptor es un adaptador que convierte un tipo deconexión a otra. Por ejemplo, un transceptor convierte unconector AUI en uno RJ-45, coaxial, o de fibra óptica. EnEthernet 10BASE5, o Thicknet, se utiliza un cable corto paraconectar el AUI a un transceptor en el cable principal.

Implementación del UTP

EIA/TIA especifica el uso de un conector RJ-45 para cablesUTP. Las letras RJ significan "registered jack" (jack registrado), y el número 45 se refiere a una secuenciaespecífica de cableado.

El conector transparente RJ-45 muestra ocho hilos de distintos colores. Cuatro de estos hilos conducen el voltaje y se consideran "tip" (punta) (T1 a T4). Los otroscuatro hilos están conectados a tierra y se llaman "ring" (anillo) (R1 a R4). Tip y ring son términos que surgierona comienzos de la era de la telefonía.

Los hilos del primer par de un cable o conector se llamanT1 y R1. El segundo par son T2 y R2, y así sucesivamente.

Utilice cables de conexión directa para conectar: •Switch a router •Switch a PC o servidor •Hub a PC o servidor

Utilice cables de conexión cruzada para conectar: •Switch a switch •Switch a hub •Hub a hub •Router a router •PC a PC •Router a PC

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Repetidores

Un repetidor recibe una señal, la regenera, y la transmite.El propósito de un repetidor es regenerar y retemporizar lasseñales de red a nivel de los bits para permitir que los bitsviajen a mayor distancia a través de los medios.

En Ethernet e IEEE 802.3 se implementa la “regla 5-4-3”,en referencia al número de repetidores y segmentos enun Backbone de acceso compartido con topología de árbol.

La “regla 5-4-3 divide la red en dos tipos de segmentosfísicos: Segmentos Poblados (de usuarios), y Segmentosno Poblados (enlaces). En los segmentos poblados seconectan los sistemas de los usuarios. Los segmentos nopoblados se usan para conectar los repetidores de lared entre si.

La regla manda que entre cualquiera dos nodos de una red,puede existir un máximo de cinco segmentos, conectadospor cuatro repetidores o concentradores, y solamente tresde los cinco segmentos pueden tener usuarios conectadosa los mismos.

Cada repetidor a través del cual pasa la señal añade unapequeña cantidad de tiempo al proceso, por lo que la reglaestá diseñada para minimizar el tiempo de transmisión dela señal.

Demasiada latencia en la LAN incrementa la cantidad decolisiones tardías, haciendo la LAN menos eficiente.

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Hubs

Los hubs en realidad son repetidores multipuerto. En muchoscasos, la diferencia entre los dos dispositivos radica en elnúmero de puertos que cada uno posee. Mientras que unrepetidor convencional tiene sólo dos puertos, un hub porlo general tiene de cuatro a veinticuatro puertos.

Los hubs por lo general se utilizan en las redes Ethernet10BASE-T o 100BASE-T, aunque hay otras arquitecturasde red que también los utilizan.

El uso de un hub hace que cambie la topología de la red desdeun bus lineal, donde cada dispositivo se conecta de formadirecta al cable, a una en estrella. En un hub, los datos quellegan a un puerto del hub se transmiten de forma eléctrica atodos los otros puertos conectados al mismo segmento de red,salvo a aquel puerto desde donde enviaron los datos.

Pasivo: Un hub pasivo sirve sólo como punto de conexiónfísica. No manipula o visualiza el tráfico que lo cruza. Noamplifica o limpia la señal. Un hub pasivo se utiliza sólo paracompartir los medios físicos. En sí, un hub pasivo no requiereenergía eléctrica.

Activo: Se debe conectar un hub activo a un tomacorrienteporque necesita alimentación para amplificar la señal entranteantes de pasarla a los otros puertos.

Inteligente: A los hubs inteligentes a veces se los denomina"smart hubs". Estos dispositivos básicamente funcionan comohubs activos, pero también incluyen un chip microprocesadory capacidades diagnósticas. Los hubs inteligentes son máscostosos que los hubs activos, pero resultan muy útiles en eldiagnóstico de fallas.

Redes inalámbricas

Las redes inalámbricas usan Radiofrecuencia (RF), láser,infrarrojo (IR), o satélite/microondas para transportar señalesde un computador a otro sin una conexión de cablepermanente. El único cableado permanente es el necesariopara conectar los puntos de acceso de la red.

El transmisor convierte los datos fuente en ondas electromagnéticas (EM) que pasan al receptor. El receptorentonces transforma de nuevo estas ondaselectromagnéticas en datos para el destinatario.

Muchos de los fabricantes de dispositivos para networkingconstruyen el transmisor y el receptor en una sola unidadllamada transceptor o tarjeta de red inalámbrica.

La tecnología de IR tiene sus puntos débiles. Las estacionesde trabajo y los dispositivos digitales deben estar en la líneade vista del transmisor para operar. La tecnología IR denetworking se puede instalar rápidamente, pero las personasque cruzan la habitación, o el aire húmedo pueden debilitar uobstruir las señales de datos.

El rango limitado de señales de radio restringe el uso de estaclase de red. La tecnología de RF puede utilizar una o variasfrecuencias. Una radiofrecuencia está sujeta a interferenciasexternas y a obstrucciones geográficas.

Una sola frecuencia es fácil de monitorear, lo que hace que la transmisión de datos no sea segura. La técnica del espectro disperso evita el problema de la transmisióninsegura de datos porque usa múltiples frecuencias paraaumentar la inmunidad al ruido y hace que sea más difícilque intrusos intercepten la transmisión de los datos.

Puentes

A veces, es necesario dividir una LAN grande en segmentosmás pequeños que sean más fáciles de manejar. Estodisminuye la cantidad de tráfico en una sola LAN y puedeextender el área geográfica más allá de lo que una sola LANpuede admitir.

Los switches y los puentes operan en la capa de enlace dedatos del modelo de referencia OSI. La función del puentees tomar decisiones inteligentes con respecto a pasar señaleso no al segmento siguiente de la red.

Cuando un puente recibe una trama a través de la red, sebusca la dirección MAC destino en la tabla de puenteo paradeterminar si hay que filtrar, inundar, o copiar la trama enotro segmento.

•Si el dispositivo destino se encuentra en el mismo segmentoque la trama, el puente impide que la trama vaya a otrossegmentos. Este proceso se conoce como filtrado.

•Si el dispositivo destino está en un segmento distinto, elpuente envía la trama hasta el segmento apropiado.

•Si el puente desconoce la dirección destino, el puente envíala trama a todos los segmentos excepto aquel en el cual serecibió. Este proceso se conoce como inundación.

•Si se ubica de forma estratégica, un puente puede mejorarel rendimiento de la red de manera notoria.

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Switches

Un switch se describe a veces como un puente multipuerto.Mientras que un puente típico puede tener sólo dos puertos que enlacen dos segmentos de red, el switch puede tenervarios puertos, según la cantidad de segmentos de red quesea necesario conectar

Un switch es un dispositivo más sofisticado que un puente.El puente determina si se debe enviar una trama al otrosegmento de red, basándose en la dirección MAC destino. Un switch tiene muchos puertos con varios segmentos dered conectados a ellos.

El switch elige el puerto al cual el dispositivo o estación detrabajo destino está conectado. Los switches contribuyen alrendimiento de la red al mejorar la velocidad y el ancho debanda.

La conmutación es una tecnología que alivia la congestión en las LAN Ethernet, reduciendo el tráfico y aumentando el ancho de banda.

Todos los equipos de conmutación realizan dos operacionesbásicas: La primera operación se llama conmutación de lastramas de datos. La conmutación de las tramas de datos esel procedimiento mediante el cual una trama se recibe en unmedio de entrada y luego se transmite a un medio de salida.

El segundo es el mantenimiento de operaciones de conmutación cuando los switch crean y mantienen tablas de conmutación y buscan loops.

Conectividad del host

Una NIC es una placa de circuito impreso que se coloca en La ranura de expansión de un bus de la motherboard o dispositivo periférico de un computador.

Las NIC se consideran dispositivos Capa 2 porque cada NIClleva un identificador exclusivo codificado, denominadodirección MAC. Esta dirección se utiliza para controlar la comunicación de datos para el host de la red.

En algunos casos, el tipo de conector de la NIC no concuerda con el tipo de medios con los que debe conectarse. Un buen ejemplo de ello es el router Cisco 2500.

El router, posee un conector AUI. Ese conector AUI necesita conectarse a un cable Ethernet UTP Categoría 5Para hacer esto, se usa un transmisor/receptor, tambiénconocido como transceptor.

El transceptor convierte un tipo de señal o conector en otro.Por ejemplo, un transceptor puede conectar una interfaz AUIde 15 pins a un jack RJ-45. Se considera un dispositivo deCapa 1, dado que sólo analiza los bits y ninguna otrainformación acerca de la dirección o de protocolos de nivelesmás altos.

Se entiende que siempre que haya dispositivos denetworking conectados a un medio de red, existe algunaclase de NIC o un dispositivo similar a ella.

Comunicación de par a par

Algunos tipos de aplicaciones requieren que los computadores funcionen como socios en partes iguales. Otro tipo de aplicaciones distribuyen sus tareas de modoque las funciones de un computador sirvan a una cantidadde otros de manera desigual.

Un computador realiza una petición de servicio, y el segundo computador lo recibe y responde. El que realiza la petición asume el papel de cliente, y el que responde el de servidor.

En una red de par a par, los computadores en red actúan como socios en partes iguales, o pares. Como pares, cada computador puede tomar la función de cliente o de servidor.

En una red de par a par, los usuarios individuales controlan sus propios recursos. Los usuarios pueden decidir compartir ciertos archivos con otros usuarios.

Es posible que los usuarios requieran una contraseña antes de permitir que otros tengan accesos a sus recursos. Ya que son los usuarios individuales los que toman estas decisiones, no hay un punto central de control o administración en la red.

A medida que la red crece, las relaciones de par a par se hacen cada vez más difíciles de coordinar. Una red de par a par funciona bien con 10 computadores o menos.

Cliente/servidor

Ventajas de la red de par a par

Ventajas de la red cliente/servidor

Su implementación es menos costosa

Ofrece mejor seguridad

No requiere software de administración de red especializado

Es más fácil de administrar cuando la red es grande porque la administración se encuentra centralizada

No requiere un administrador de red dedicado

Todos los datos pueden copiarse en una ubicación central

Desventajas de la red de par a par

Desventajas de la red cliente/servidor

No se amplia bien y en las redes grandes la administración se vuelve inmanejable

Necesita costoso software administrativo y operacional de red especializado

Es necesario capacitar a cada uno de los usuarios para realizar tareas administrativas

Necesita hardware más potente y costoso para la máquina del servidor

Es menos segura Requiere un administrador profesional

Todas las máquinas comparten los recursos

Tiene un solo punto de falla. Los datos del usuario no están disponibles si el servidor está desactivado

Capa física de las WAN

La implementación de la capa física varía según la distancia que haya entre el equipo y los servicios, la velocidad, y el tipo de servicio en sí.

Las conexiones seriales se usan para admitir los servicios WAN tales como líneas dedicadas arrendadas que usan el protocolo punto a punto (PPP) o de Frame Relay

RDSI ofrece conexiones conmutadas por demanda o servicios de respaldo conmutados. La interfaz de acceso básico (BRI) RDSI está compuesta de dos canales principales de 64 kbps (canales B) para datos, un canal delta (canal D) de 16 kbps que se usa para señalizar y para otras tareas de administración del enlace. PPP se utiliza por lo general para transportar datos en los canales B.

Con la creciente demanda de servicios residenciales de banda ancha de alta velocidad, las conexiones de DSL y cable módem se están haciendo más populares.

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Conexiones seriales de WAN

Para las comunicaciones de larga distancia, las WAN utilizan transmisiones seriales. Este es un proceso por el cual los bits de datos se envían por un solo canal.

Para un router Cisco, existen dos tipos de conexionesseriales que proveen la conectividad física en las instalaciones del cliente. El primer tipo de conexión serial es el conector de 60 pins. El segundo es un conector más compacto conocido como "smart serial". El conector utilizado por el proveedor varía de acuerdo con el tipo de equipo de servicios.

Si la conexión se hace directamente con el proveedor de servicio, o con un dispositivo que provee señal de temporización tal como la unidad de servicio de canal/datos (CSU/DSU), el router será un equipo terminal de datos (DTE) y usará cable serial DTE. Por lo general, este es el caso.

Sin embargo, hay situaciones en las que se requiere que el router local brinde la temporización y entonces utilizará un cable para equipo de comunicación de datos (DCE).

En las prácticas de laboratorio incluidas en el currículo, uno de los routers conectados necesitará brindar la función de temporización. Por lo tanto, la conexión estará formada por un cable DCE y DTE.

Conexiones seriales y router

Los routers son los responsables de enrutar paquetes de datos desde su origen hasta su destino en la LAN, y de proveer conectividad a la WAN.

Dentro de un entorno de LAN, el router contiene broadcasts, brinda servicios locales de resolución de direcciones, tal como ARP, y puede segmentar la red utilizando una estructura de subred.

Al conectarse en forma directa a un proveedor de servicios, o a un dispositivo como CSU/DSU que suministrará la señal de temporización, el router actúa como DTE y necesita un cable serial DTE. En general, esta es la forma de conectar los routers. Hay casos en que los routers tendrán que actuar como DCE.

Conexiones BRI RDSI y routers

Se pueden utilizar dos tipos de interfaces para BRI RDSI: BRI S/T y BRI U. Establezca quién está suministrando el dispositivo de terminación de la red 1 (NT1) para determinar qué interfaz se necesita.

Un NT1 es un dispositivo intermedio ubicado entre el router y el switch del proveedor de servicios RDSI. Se utiliza NT1 para conectar el cableado de cuatro hilos del abonado con el loop local de dos hilos convencional.

Puede ser necesario colocar un NT1 externo si el dispositivo no está integrado al router. Revisar los rótulos de las interfaces de router es por lo general la manera más fácil de determinar si el router cuenta con un NT1 integrado.

PRECAUCIÓN: Es importante que inserte el cable que va desde un puerto BRI RDSI a un jack RDSI o switch RDSI solamente. BRI RDSI utiliza voltajes que pueden dañar seriamente los dispositivos que no son de RDSI.

Conexiones DSL y routers

El router ADSL Cisco 827 posee una interfaz de línea de suscripción digital asimétrica (ADSL).

Para conectar una línea ADSL al puerto ADSL de un router, haga lo siguiente:•Conecte el cable del teléfono al puerto ADSL en el router. •Conecte el otro extremo del cable del teléfono al jack telefónico.

Para conectar el router y obtener servicio DSL, utilice un cable del teléfono con conectores RJ-11. DSL funciona sobre líneas telefónicas comunes usando los pins 3 y 4 en un conector estándar RJ-11.

Conexiones de cable-modem y routers

El router de acceso al cable uBR905 de Cisco ofrece la posibilidad de tener acceso a una red de alta velocidad a usuarios residenciales, de pequeñas oficinas y de oficinas hogareñas (SOHO) usando el sistema de televisión por cable.

El router uBR905 tiene una interfaz de cable coaxial, o de conector F, que se conecta directamente al sistema de cable. El cable coaxial y el conector F se usan para conectar el router y el sistema de cable.

Pasos para conectar el router:

Verifique que el router no esté conectado a la alimentación eléctrica.

Ubique el cable coaxial de RF que sale de la toma de pared para cable coaxial (de TV).

Instale el divisor de señal/ acoplador direccional, si fuera necesario, para separar las señales para uso del televisor y del computador. Si fuera necesario, también instale un filtro de paso alto para evitar las interferencias entre las señales de TV y del computador.

Conecte el cable coaxial al conector F del router. Ajuste el conector con los dedos, luego apriétalo dándole un 1/6 de vuelta con una llave.

Asegúrese de que todos los otros conectores del cable coaxial, todos los divisores intermedios, acopladores, o conexiones a tierra, estén bien ajustados desde la distribución hasta el router uBR905 de Cisco.

PRECAUCIÓN: No ajuste el conector excesivamente. Si lo ajusta excesivamente lo puede romper. No utilice una llave de torsión porque se corre el riesgo de ajustar el conector más de 1/6 de vuelta, que es lo que se recomienda una vez que se haya ajustado con los dedos.

Configuración de la consola

Para configurar inicialmente un dispositivo Cisco, se debe conectar directamente una conexión para administración al dispositivo. Esta conexión recibe el nombre de puerto de consola. Dicho puerto permite monitorear y configurar un hub, switch o router Cisco.

El cable que se utiliza entre la terminal y el puerto de consola es el cable transpuesto, con conectores RJ-45. El cable transpuesto, también conocido como cable de consola, tiene una disposición de pins diferente que la de los cables de conexión directa o conexión cruzada RJ-45 usados en Ethernet o BRI RDSI.

La disposición de pins para un cable transpuesto es:1 a 8 2 a 7 3 a 6 4 a 5 5 a 4 6 a 3 7 a 2 8 a 1

Para establecer una conexión entre la terminal y el puerto de consola de Cisco, hay que realizar dos pasos:

Primero conecte los dispositivos utilizando un cable transpuesto desde el puerto de consola del router hasta el puerto serial de la estación de trabajo. Es posible que se necesite un adaptador RJ-45-a-DB-9 o un RJ-45-a-DB-25 para la terminal o el PC.

Luego, configure la aplicación de emulación de terminal con los siguientes parámetros de puerto (COM) usuales para equipos. 9600 bps, 8 bits de datos, sin paridad, 1 bit de parada, y sin control de flujo.

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Cuestionario final.

¿Cuál es la tecnología LAN de uso más frecuente?

Mencione los dispositivos que proporcionan la señal de reloj para la transmisión serial en una WAN.

¿Que direcciones utilizan los puentes para tomar decisionesde filtrado y conmutación?

¿Qué es un dispositivo DCE?

¿Qué protocolo se utiliza normalmente para transmitir datosa través de un canal B ISDN?

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