Capitulo1 Computer Networkin

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¿Qué es una red de computadoras? Prof. James Boyer Curso: CSIR-1220 Libro: Computer Networking from LAN's to WAN's Universidad Interamericana Recinto de Bayamón 1

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¿Qué es una red de computadoras?

Prof. James Boyer

Curso: CSIR-1220

Libro: Computer Networking from LAN's to WAN's

Universidad Interamericana Recinto de Bayamón

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• Conocer lo que son redes de computadoras

• Introducirnos a los protocolos de comunicación

• Conocer los distintos tipos de redes

• Aprender sobre los estándares de comunicación

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• Es una colección de computadoras y equipos conectados entre si. Permitiendo:– Compartir información– Compartir equipos

• Estas colecciones se dividen en:– LAN (Local Area Networks)

• Oficina, Edificio, Casa

– MAN (Metropolitan Area Networks)• Edificios dentro de un mismo área

– WAN (Wide Area Networks)• Muchos LAN’s y/o MAN’s interconectados

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• Una topología es la manera o forma en que están conectadas las redes de computadoras.

• Cada conexión o estación dentro de la red se conoce como un nodo.

• Ejemplo de relación conexiones de nodos:

– 5 nodos = 10 conexiones

– 20 nodos = 190 conexiones

– Mientras más nodos mejor, ya que tendrían que caer muchos antes de interrumpirse la comunicación.

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Ejemplo de una conección completa

• También se conoce cómo un “Mesh” o “Full Mesh Network”

• Es la más confiable de todos los tipos de redes.

• La más cara

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Ejemplo de una conección de estrella

• Utiliza un nodo como punto central

• Más económica de hacer

• Utiliza siempre un enlace de comunicación menos del número de nodos que posee.

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Ejemplo de una conección tipo Bus

• Todos los nodos están conectados

• Ejemplo de un Bus Network lo es el Ethernet.

• Es económico de hacer y fácil de añadir nodos.

• Hay que considerar la distancia entre cada nodo ya que se afecta el tiempo de transmisión entre ellos.

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Ejemplo de una conección tipo anillo

• Esta expone sus nodos de comunicación en forma circular.

• Al igual que la del tipo Bus, su tiempo máximo de comunicación dependerá de la cantidad de nodos.

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Redes Alambradas vs. Las Inalámbricas

• El halar cables de cobre o de fibra en un edificio es; inseguro y prohibitivamente caro.

• Las redes inalámbricas se basan en;– Equipos para este tipo de comunicación cómo:

• Estación de comunicación de datos utilizando una señal RF• Estación de transmisión de señal infra-roja o laser

• Estaciones remotas o móviles deben permanecer dentro del alcance de la estación.

• Clientes que se pueden comunicar inalámbricamente.– Laptop– PDA– Impresoras

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Ejemplo de una red inalámbrica

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Métodos más comunes que representan los datos digitales

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Tipos de comunicación por método

• Método Análogo para transmitir en Digital: – Llamadas telefónicas (Ampliación modulada)

• Modulación de Amplitud: el dato digital controla la presencia de una señal de “carrier” de frecuencia fija.

• En cambio de frecuencia: los 0s y los 1s son asignados a dos frecuencias diferentes, resultando en un cambio de “carrier” de frecuencia al cambiar entre los 0s y los 1s.

• Método Digital para transmitir en Digital:– Comunicación entre los puertos COM-1 de dos PC’s.

• Aquí una forma de onda es usada para representar el dato.

• Contiene dos voltajes (0 a 5 volts) – Manchester

• CNR-usa un voltaje(+) para representar el 0 y uno (-) para representar el 1. Aquí la señal nunca regresa a cero.

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Usos más comunes para los datos transmitidos por las redes

• Compartir de archivos

• Imprimir a una impresora en la red

• Cargando una página Web

• Envío de correo electrónicos

• Escuchar música

• Ver videos en MPEG o MP-3

• Hacer llamadas telefónicas

• Chatear

• Hacer una compra

• Haciéndo una búsqueda en la red

• Jugando en la red

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• Esto significa: (Open Systems Interconnection Basic Reference Model)

• Este es uno en capas, ofrece una descripciónabstracta para las comunicaciones y para los diseñosde protocolos de redes de las computadoras.

• Fué diseñado como parte de un sistema abierto de Intercomunicación, también conocido el modelo de las siete capas de OSI.

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Modelo OSIUnidad de Datos Capa Función

Capas Anfitrión

Datos

7-Aplicaciones La red procesa la aplicación

6-Presentación Representación de los datos y

encripción

5-Sesión Comunicación interhost

Segmento 4-Transportación Conecciones “End to end” y

confiabilidad de TCP

Capas de

Medios

Packet/Datagrama 3-Red Determinación del camino y referencias

lógicas (IP)

Marco 2-Data link Referencia física (MAC & LLC)

Bit 1-Física Transmisión media, de señal y binaria

• Controla cómo la información digital es transmitida entre los nodos.

• Se establecen las propiedades físicas de:

– Técnica de codificación

– Tipo de conectores a ser usados

– El rate del dato a ser transmitido

– Esta capa es responsable de la transmisión de los bits.

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• Esta marca los datos, de modo que pueda detectar errores y mantener el control de flujo sobre la conección física.

• Trabaja con direcciones MAC (Media Access Control), la cuál es diferente en cada equipo de la red.

• Requiere 48 Bits cómo (00-C0-F0-27-64-E2)• También consiste de dos subcapas;

– LLC (Logical Link Control)– MAC (Media Access Control)

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• Esta es responsable de en rutar los paquetes de protocolos específicos hacia su destino.

• Utiliza direcciones lógicas de IP.

• Las direcciones de IP son representadas por 32 Bits, como cuatro 8-bits íntegros entre el 0 y 255.

• Ejemplo: 192.168.1.205

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• Es la primera capa que no se relaciona entre cómo los datos van de un nodo a otro.

• Se concentra en proveer la comunicación correcta entre las aplicaciones, de una perspectiva lógica.

• Garantiza que un bloque grande de datos transmitido en bloques más pequeños, sea nuevamente ensamblado en el orden apropiado al momento de ser recibido.

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• Maneja la comunicación entre los procesos que corran en dos nodos diferentes.

• Ejemplo: dos programas de e-mail que corran en diferentes nodos son establecidos a ser comunicados entre si.

• Existe una serie de pasos para que se pueda mantener y/o colgar una sesión de comunicación.

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• Esta trata con los asuntos tales cómo;

– Compresión de texto

– Conversión

– Encriptología

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• Aquí es dónde corre la aplicación del usuario y usa las capas más bajas.

• Esta capa crea una interfase directa con el sistema operativo para desarrollar todas las actividades relacionadas con la red. Para esto usa una aplicación API (ApplicationProgramming Interface).

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• Es un estándar de redes de computadoras de árealocal con acceso al medio externo.

• El nombre viene del concepto físico de ether.

• Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramasde datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

• Preámbulo – Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits

usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es:

10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010

Estos bits se transmiten en orden, de izquierda a derecha y en la codificación Manchester representan una forma de onda periódica.

• SOF (Start Of Frame) Inicio de Trama

– Campo de 1 byte (8 bits) con un patrón de 1s y 0s alternados y que termina con dos 1s consecutivos.

– El patrón del SOF es: 10101011. Indica que el siguiente bit será el bit más significativo del campo de dirección MAC de destino.

– Aunque se detecte una colisión durante la emisión del preámbulo o del SOF, el emisor debe continuar enviando todos los bits de ambos hasta el fin del SOF.

• Dirección de destino – Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la

dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama.

– Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo multicast o la dirección de broadcast de la red.

– Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar el paquete.

• Dirección de origen

– Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 desde la que se envía la trama.

– La estación que deba aceptar el paquete conoce por este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiará datos.

• Tipo

– Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocolo de red de alto nivel asociado con el paquete o, en su defecto, la longitud del campo de datos.

– La capa de enlace de datos interpreta este campo. (En la IEEE 802.3 es el campo longitud y debe ser menor de 1536 bytes.)

• Es un de estudio de estándares perteneciente al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que actúa sobre Redes de Ordenadores, concretamente y según su propia definición sobre redes de área local (RAL, en inglés LAN) y redes de área metropolitana (MAN en inglés).

• También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen, y algunos de los cuales son muy conocidos: – Ethernet (IEEE 802.3)– Wi-Fi (IEEE 802.11)– Bluetooth en el 802.15.

• Protocolo de red o también Protocolo de Comunicación

– es el conjunto de reglas que especifican el intercambio de datos u órdenes durante la comunicación entre las entidades que forman parte de una red.

• Propiedades típicas – Detección de la conexión física sobre la que se realiza la conexión

(cableada o sin cables) – Pasos necesarios para comenzar a comunicarse (Handshaking) – Negociación de las características de la conexión. – Cómo se inicia y cómo termina un mensaje. – Formato de los mensajes. – Qué hacer con los mensajes erróneos o corruptos (corrección de

errores) – Cómo detectar la pérdida inesperada de la conexión, y qué hacer en

ese caso. – Terminación de la sesión de conexión. – Estrategias para asegurar la seguridad (autenticación, cifrado).

• Datos

– Campo de 46 a 1500 Bytes de longitud.

– Cada Byte contiene una secuencia arbitraria de valores.

– El campo de datos es la información recibida del nivel de red (la carga útil).

– Este campo, también incluye los H3 y H4 (cabeceras de los niveles 3 y 4), provenientes de niveles superiores.

– Si la longitud es inferior a 46 bytes se rellena con bytes al final.

• FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama) – Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor

de verificación CRC (Control de redundancia cíclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es valida

Tecnología Velocidad

de

transmisión

Tipo de cable Distancia

máxima

Topología

10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Bus (Conector T)

10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o Switch)

10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o Switch)

100BaseT4 100Mbps Par Trenzado (categoría 3UTP) 100 m Estrella. Half Duplex(hub) y Full

Duplex(switch)

100BaseTX 100Mbps Par Trenzado (categoría 5UTP) 100 m Estrella. Half Duplex(hub) y Full

Duplex(switch)

100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 m No permite el uso de hubs

1000BaseT 1000Mbps 4 pares trenzado (categoría

5UTP)

100 m Estrella. Full Duplex (switch)

1000BaseSX 1000Mbps Fibra óptica (multimodo) 550 m Estrella. Full Duplex (switch)

1000BaseLX 1000Mbps Fibra óptica (monomodo) 5000 m Estrella. Full Duplex (switch)

• Estos no son tan populares como el Ethernet.

• Aquí se elimina la colisión de rates que existe en el ethernet.

• Envuelve el uso de un “token” especial, el cuál circula entre los nodos del anillo.

• Cuando un nodo recibe el token, lo transmite al próximo, pero si éste posee su propio marco para transmitir, entonces lo aguanta y transmite su mensaje primero.

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• En adición a los protocolos, también se requiere de un software para controlar los mismos.

• Todas las versiones de Windows OS, poseen componentes para manejar la comunicación de redes.

• UNIX, Linux, MAC OS, NetWare y Windows Server manejan un gran número de usuarios en un servicio de dominio.

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• DHCP (asigna una dirección IP al cliente al momento de bootear)

• E-mail

• Autenticación (verifica el user name y su password)

• FTP server (para transferir datos)

• Telnet server (para conecciones remotas)

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• Este es desarrollado por el Instituto de Eléctrico y Ingenieros de Electrónica, Inc.

• Todos los manufactureros que deseen entrar a la red deben seguir estos estándares para que sus equipos sean compatibles entre si y con los demás.

Estándar Propósito

802.1 Internetworking

802.2 Logical link control

802.3 Ethernet LAN (CSMA/CD)

802.4 Token-Bus LAN

802.5 Token-Ring LAN

802.6 MAN (Metropolitan Area Network)

802.7 Broadband Technical Advisory Group

802.8 Fiber-Optic Technical Advisory Group

802.9 Integrated Voice/Data Network

802.10 Network Security

802.11 Wireless Network

802.12 Demand Priority Access LAN (100 VG-AnyLAN)

802.15 Wireless Personal Area Networks

802.16 Broadband Wireless Metropolitan Area Networks

802.17 Resilient Packet Rings

802.20 Mobile Broadband Wireless Access