Cisco - Tema 4 - Conexiones a través de un ISP

Tema 4 - Conexiones a Internet a través de ISP CCNA Discovery – José Daniel Márquez

Tema 4 Conexiones a Internet a través de un ISP

4.14.1 Internet y Como conectarse a ellaInternet y Como conectarse a ella

4.1.1 Explicación de Internet

Cada día millones de usuarios intercambian información a través de Internet. Pero: ¿qué es exactamente Internet? Internet es una colección mundial de redes de computadoras que colaboran entre ellas para intercambiar información mediante estándares en común. A través de cables telefónicos, cables de fibra óptica, transmisiones inalámbricas y enlaces satelitales, los usuarios de Internet pueden intercambiar información de diversas formas.

Internet es una red de redes que conecta a los usuarios en todos los países del mundo. Alrededor del mundo existen actualmente más de 1000 millones de usuarios de Internet.

Hasta el momento, las redes que hemos discutido estaban controladas por una persona o una organización. Internet es un conglomerado de redes y no es propiedad de ninguna persona ni de ningún grupo. Sin embargo, existen varias grandes organizaciones internacionales que ayudan a administrar Internet para que todos los usuarios apliquen las mismas reglas.

4.1.2 Proveedores de Servicios de Internet (ISP)

Todo hogar, empresa u organización que desee conectarse a Internet debe utilizar un proveedor de servicios de Internet (ISP, Internet Service Provider). Un ISP es una compañía que proporciona las conexiones y el soporte para acceder a Internet. También puede proporcionar servicios adicionales, como correo electrónico y Web hosting.

Los ISP son esenciales para obtener acceso a Internet. Nadie puede acceder a Internet sin una computadora host, y nadie puede acceder a Internet sin pasar por un ISP.

Los ISP tienen diversos tamaños, algunos son pequeños y otros muy grandes, y pueden diferir en cuanto al área en la que prestan servicio. Los ISP pueden proporcionar servicios limitados a un área geográfica pequeña o pueden tener una amplia variedad de servicios y proporcionar soporte a países completos con millones de clientes. Los ISP también difieren en los tipos de tecnologías de conexión y velocidades que ofrecen. Algunos de los ejemplos de ISP conocidos son AOL, EarthLink y Roadrunner.

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4.1.3 La relación de los ISP con Internet

Las computadoras individuales y las redes locales se conectan al ISP en un punto de presencia (Punto de interconexión entre las instalaciones de comunicación suministradas por la empresa telefónica y el servicio de distribución principal del edificio) (POP, Point of Presence). Un POP es el punto de conexión entre la red del ISP y la región geográfica en particular en la que el POP presta servicio.

De acuerdo con su tamaño y el área donde presta servicio, un ISP puede tener muchos POP. Dentro de un ISP, una red de routers y switches de alta velocidad transmite los datos entre los distintos POP. Los POP están interconectados por múltiples enlaces para proporcionar rutas alternativas para los datos en caso de que un enlace falle o se sobrecargue de tráfico y se congestione.

Los ISP se conectan a otros ISP para poder enviar información más allá de los límites de su propia red. Internet está compuesto por enlaces de datos de alta velocidad que interconectan los POP con los ISP y los ISP entre sí. Estas interconexiones forman parte de una red muy grande, de gran capacidad, conocida como backbone de Internet.

La conexión al ISP en el POP proporciona a los usuarios acceso a los servicios del ISP y a Internet.

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4.1.4 Opciones para conectarse al ISP

Los ISP proporcionan una serie de formas para conectarse a Internet, de acuerdo con la ubicación y la velocidad de conexión deseada.

Generalmente, en las grandes ciudades, existen más opciones de ISP y de conexión que en un área rural. Por ejemplo: el acceso a Internet por cable sólo está disponible en ciertas áreas metropolitanas donde está disponible el servicio de televisión por cable. Las áreas remotas quizás sólo tengan acceso a través de dial-up o un satélite.

Cada tecnología de acceso a Internet utiliza un dispositivo de acceso a la red, como un módem, para conectarse al ISP. Este dispositivo puede estar incorporado en la computadora o puede ser proporcionado por el ISP.

La forma más simple es un módem que proporciona una conexión directa entre la computadora y el ISP. Sin embargo, si se conectan varias computadoras a través de una única conexión de ISP, se necesitarán dispositivos de red adicionales. Entre ellos, se incluyen un switch para conectar múltiples hosts a una red local y un router para trasmitir paquetes desde la red local hasta la red del ISP. Un dispositivo de red hogareño, como un router integrado, puede proporcionar estas funciones además de capacidad de conexión inalámbrica, en un único paquete.

La elección de la tecnología de acceso a Internet depende de la disponibilidad, los costos, el dispositivo de acceso utilizado, los medios utilizados y la velocidad de la conexión.

La mayor parte de las tecnologías mencionadas se utilizan tanto en hogares como en empresas pequeñas. Las líneas arrendadas, generalmente, se utilizan para grandes empresas y organizaciones, pero pueden utilizarse para proporcionar conectividad de alta velocidad en áreas donde el cable o el DSL no están disponibles.

4.1.5 Niveles de servicio de los ISP

De acuerdo con el ISP y la tecnología de conexión, están disponibles varios servicios, como análisis de virus, video a pedido y almacenamiento de archivos. El contrato con el ISP

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determina el tipo y el nivel de servicios disponibles. La mayoría de los ISP ofrece dos niveles de contrato diferentes: servicio para el hogar o servicio empresarial.

El servicio para el hogar es generalmente menos costoso que el servicio para empresas y suele proporcionar servicios reducidos, como una velocidad de conexión más lenta, menor almacenamiento en espacio Web y menos cuentas de correo electrónico. Una cuenta de hogar típica puede incluir un mínimo de cinco direcciones de correo electrónico, con la disponibilidad de direcciones adicionales con cargo extra.

El servicio empresarial es más costoso, pero proporciona velocidades de conexión más rápidas y espacio Web y cuentas de correo electrónico adicionales. El servicio para empresas puede incluir veinte, cincuenta o más direcciones de correo electrónico. El servicio para empresas también incluye acuerdos entre el ISP y el cliente donde se especifican elementos como la disponibilidad de red y el tiempo de respuesta del servicio. Esto se conoce como Acuerdo del nivel de servicio (SLA).

La transferencia de datos implica subir o descargar información. Al descargar, la información se transfiere de Internet a su computadora, mientras que al subir se realiza el camino inverso, de su computadora a Internet. Cuando la velocidad de transferencia de descarga es diferente de la velocidad de subida, se denomina asimétrica. Cuando la velocidad de transferencia es la misma en ambas direcciones, se denomina simétrica. Los ISP pueden ofrecer servicios tanto simétricos como asimétricos.

Asimétrico: Generalmente se utiliza para el hogar. Las velocidades de descarga son superiores a las de subida. Es necesaria para los usuarios que descargan mucho más de lo que suben.

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La mayor parte de los usuarios de Internet, especialmente quienes utilizan gráficos o datos Web con gran cantidad de contenido multimedia, necesitan un ancho de banda de descarga importante.

Simétrico: Generalmente utilizada en empresas o para usuarios que poseen servidores en

Internet. Se utiliza cuando es necesario subir grandes cantidades de tráfico, como gráficos,

contenido multimedia o video. Puede transportar grandes cantidades de datos en ambas direcciones a igual

velocidad.

4.24.2 Envió de Información a través deEnvió de Información a través de InternetInternet

4.2.1 La importancia del protocolo de Internet (IP)

Para que los hosts puedan comunicarse por Internet, deben ejecutar software de protocolo de Internet (IP). El protocolo IP es uno de los elementos del grupo de protocolos colectivamente denominados TCP/IP (protocolo de control de transmisiones/protocolo de Internet). El protocolo de Internet (IP) utiliza paquetes para transportar los datos. Cuando alguien juega un videojuego en Internet, conversa con un amigo, envía un correo electrónico o navega por la Web, la información que envía o recibe es transportada en forma de paquetes IP.

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Cada paquete IP debe contener una dirección IP de origen y una de destino válidas. Si no hay información de dirección válida, los paquetes enviados no llegarán al host de destino. Los paquetes de respuesta no llegarán a la fuente original.

El IP define la estructura de las direcciones IP de origen y de destino. Especifica la forma en que estas direcciones se utilizan en el enrutamiento de paquetes de un host a otro o de una red a otra.

Todos los protocolos que operan en Internet, incluso el protocolo IP, se definen en documentos de estándares numerados llamados Solicitud de comentarios (RFC, Request for Comments).

4.2.2 Como manejan los paquetes los ISP

Antes de ser enviados por Internet, los mensajes se dividen en paquetes IP. Éstos tienen tamaños que van de 64 a 1500 bytes, en el caso de las redes Ethernet, y contienen principalmente datos del usuario. La descarga de una canción de 1 MB requiere más de 600 paquetes de 1500 bytes. Cada paquete individual debe tener una dirección IP de origen y una de destino.

Cuando se envía un paquete por Internet, el ISP determina si el destino del paquete es un servicio local ubicado en la red del ISP o un servicio remoto ubicado en una red diferente.

Cada ISP tiene un servicio de control para su red, conocido como Centro de operaciones de red (NOC, Network Operations Center). El NOC generalmente controla el flujo de tráfico y alberga

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servicios como correo electrónico y Web hosting. El NOC puede estar ubicado en uno de los POP o en un sitio completamente separado dentro de la red del ISP. Los paquetes que buscan servicios locales generalmente se envían al NOC y nunca salen de la red del ISP.Los routers en cada uno de los POP del ISP utilizan la dirección de destino de los paquetes IP para elegir el mejor camino a través de Internet. Los paquetes que se envían al POP del ISP son reenviados por los routers a través de la red del ISP y luego a través de las redes de otros ISP. Pasan de router a router hasta que llegan a su destino final.

4.2.3 Reenvió de paquetes a través de internet

Existen herramientas de red que evalúan la conectividad con el dispositivo de destino. El comando ping evalúa la conectividad de extremo a extremo entre el origen y el destino. Mide el tiempo que tardan los paquetes de prueba en hacer un viaje de ida y vuelta entre el origen y el destino, y si la transmisión se realiza correctamente. Sin embargo, si el paquete no llega al destino o si se encuentran retrasos a lo largo del camino, no existe forma de determinar dónde se ubica el problema.

¿Cómo es posible determinar por qué routers han pasado los paquetes y detectar las áreas problemáticas en el camino?

El comando traceroute registra la ruta desde el origen hasta el destino. Cada router por el que pasa un paquete se denomina salto. Traceroute muestra cada salto a lo largo del camino y el tiempo que toma cada uno. Si surge un problema, la información sobre el tiempo y la ruta que transitó el paquete puede ayudar a determinar dónde se perdió o se retrasó el paquete. El comando traceroute se denomina tracert en el entorno Windows.

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También existe una cantidad de programas visuales traceroute que pueden ofrecer una

representación gráfica de la ruta que un paquete toma.

4.34.3 Dispositivos de red en un NOCDispositivos de red en un NOC

4.3.1 La nube de Internet

Cuando los paquetes viajan por Internet pasan por varios dispositivos de red. Se puede pensar en Internet como en una red de routers interconectados entre sí. Muy frecuentemente existen rutas alternativas entre los routers, y los paquetes pueden tomar caminos diferentes entre el origen y el destino.

Si existe un problema con el flujo del tráfico en cualquier punto de la red, los paquetes toman automáticamente una ruta alternativa.

Sería muy complejo crear un diagrama que mostrara todos los dispositivos de red y sus interconexiones. Además, el camino final de enrutamiento entre el origen y el destino generalmente no es importante; lo fundamental es que el origen pueda comunicarse con el destino. Por lo tanto, en los diagramas de redes se suele usar una nube para representar Internet o cualquier otra red compleja, sin mostrar los detalles de las conexiones. La nube permite crear diagramas simples con el enfoque sobre el origen y el destino únicamente, aunque haya varios dispositivos vinculados en el medio.

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4.3.2 Dispositivos en la nube de Internet

Los routers no son los únicos dispositivos que se encuentran en una nube de Internet ni tampoco son los únicos dispositivos que se encuentran en un ISP. Los ISP deben ser capaces de aceptar y entregar información al usuario final, y también de participar en Internet.

Los dispositivos que proporcionan conectividad a los usuarios finales deben tener tecnología que coincida con la utilizada por el usuario final para conectarse al ISP. Por ejemplo, si el usuario final utiliza la tecnología DSL para conectarse, el ISP debe contar con un multiplexor de acceso DSL (DSLAM, DSL Access Multiplexer) para aceptar estas conexiones. Para la conexión de módems por cable, el ISP debe tener un sistema de terminación de módems de cable (CMTS, Cable Modem Termination System). Algunos ISP todavía aceptan llamadas analógicas a través de módems y tienen bancos de módems para ofrecer soporte a estos usuarios. Los ISP que proporcionan acceso inalámbrico tienen equipamiento de puenteo inalámbrico.

El ISP también debe ser capaz de conectarse y transferir datos con otros ISP. Para lograr esto se utiliza una serie de tecnologías, cada una de las cuales requiere equipamiento y configuraciones especializados para su funcionamiento.

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El tipo de equipos que se encuentran en una sala de equipamiento de ISP depende de la tecnología de las redes en las que participa. Los routers y switches componen la mayor parte de este equipamiento. Sin embargo, estos dispositivos son muy diferentes de los que pueden encontrarse en un entorno doméstico o de empresa pequeña.

Los dispositivos de red utilizados por el ISP administran grandes volúmenes de tráfico muy rápidamente. Deben estar en actividad casi al 100% porque la falla de un equipo clave puede tener efectos desastrosos sobre el tráfico de la red. Por este motivo, la mayor parte del equipamiento utilizado por los ISP consiste en dispositivos de alta tecnología y de alta velocidad con redundancia.

Por el contrario, los dispositivos de red utilizados en el hogar o en empresas pequeñas son de rango bajo y baja velocidad, y no pueden administrar grandes volúmenes de tráfico. Los routers integrados pueden realizar varias funciones, entre las que podemos nombrar: punto de acceso inalámbrico LAN, switching, enrutamiento, firewall y varias funciones de direccionamiento. Un router integrado puede admitir algunas de estas funciones o todas ellas.

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4.3.3 Requisitos físicos y ambientales

La instalación de una red ubicada en un ISP y la de un hogar o una empresa pequeña son muy distintas.

La red de un hogar o una empresa pequeña proporciona una cantidad limitada de servicios para un número relativamente limitado de usuarios. La conectividad de Internet se adquiere a través de un ISP. El volumen de tráfico es pequeño y no se proporcionan servicios de transporte.

El ISP proporciona transporte y otros servicios a una gran cantidad de usuarios. Se requieren varios dispositivos diferentes para aceptar entradas de usuarios finales. Para participar en una red de transporte, deben poder conectarse a otros ISP. Los ISP manejan grandes volúmenes de tráfico y requieren equipamiento muy confiable para poder manejar la carga.

Aunque estas dos redes parecen ser muy distintas, ambas requieren un entorno donde el equipo pueda funcionar de manera confiable y sin interrupciones. Los requisitos son los mismos, pero la escala de las operaciones es distinta: en el hogar una única toma eléctrica será suficiente, mientras que en un ISP los requisitos de energía deben ser planificados e instalados con anticipación.

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Una de las principales diferencias entre la red de un ISP y la de un hogar o una empresa pequeña es la inclusión de servidores. La mayor parte de los usuarios domésticos no ejecuta servidores, y las empresas pequeñas pueden tener algunos. Utilizan los servicios del ISP para funciones como correo electrónico, asignación de direcciones y uso de espacio en la Web. Un ISP debe tener en cuenta los requisitos físicos no sólo del equipamiento de red, sino también de los servidores que alberga.

Una de las principales consideraciones para el equipo electrónico es contar con un suministro confiable de energía estable. Lamentablemente, el suministro de energía no siempre es confiable, y esto puede causar problemas en los dispositivos de red. Los ISP instalan equipos de acondicionamiento de la alimentación con una batería de respaldo para mantener la continuidad del suministro en caso de falla de la red eléctrica principal. En el caso de los hogares o las empresas pequeñas, las fuentes de energía ininterrumpible (UPS, uninterruptible power supplies) poco costosas y las unidades de batería de respaldo generalmente son suficientes para la cantidad relativamente pequeña de equipamiento que utilizan.

Los factores ambientales, como el calor y la humedad, también deben tenerse en cuenta en el momento de planificar una instalación de red. Sin embargo, debido al volumen de equipamiento y a la cantidad de energía que se consume en un ISP, se necesitan unidades de acondicionamiento de aire de gran potencia para mantener las temperaturas bajo control. Para los hogares o empresas pequeñas, las unidades comunes de acondicionamiento de aire, calefacción y control de humedad suelen resultar suficientes.

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La administración de los cables es otra área de preocupación, tanto para las redes de hogares y empresas pequeñas como para los ISP. Los cables deben estar protegidos de los daños físicos y deben estar organizados de forma tal que resulten útiles en el proceso de resolución de problemas. En las redes pequeñas sólo hay algunos cables, pero en las redes de los ISP se deben manejar miles de cables. Esto puede incluir no sólo cables de cobre, sino también de fibra óptica y de alimentación.

Todos estos factores (la fuente de energía, el entorno y la administración de cables) deben tenerse en cuenta en el momento de instalar una red de cualquier tamaño. Existe una gran diferencia en el tamaño y, por ende, en los requisitos de una red de ISP y una red doméstica. La mayor parte de las redes se encuentra entre estos dos extremos.

4.44.4 Cables y conectoresCables y conectores

4.4.1 Cables de Red comunes

Para establecer la comunicación debe haber un origen, un destino y algún tipo de canal. El canal o medio proporciona un camino sobre el cual se envía la información. En el mundo de las redes, el medio suele ser algún tipo de cable físico. También puede haber radiación electromagnética, en el caso de las redes inalámbricas. La conexión entre el origen y el destino puede ser directa o indirecta, y puede abarcar varios tipos de medios.

Existen muchos tipos de cables para interconectar los diferentes dispositivos en un NOC o una red local. Existen dos tipos de cables físicos. Los cables metálicos, generalmente de cobre, transmiten información a través de impulsos eléctricos. Los cables de fibra óptica, elaborados de vidrio o plástico, utilizan flashes de luz para transmitir la información.

Par trenzadoLa tecnología Ethernet moderna generalmente utiliza un tipo de cable de cobre conocido como par trenzado (TP, Twisted Pair) para interconectar los dispositivos. Debido a que Ethernet es la base de la mayoría de las redes locales, el TP es el tipo de cable de red más usual. Los hilos se agrupan por pares y se trenzan para deducir la interferencia.

Cable coaxialEl cable coaxial generalmente está elaborado en cobre o aluminio y es utilizado por las compañías de televisión por cable para proporcionar servicio. También se utiliza para conectar los diversos componentes que forman los sistemas de comunicación satelitales.

Fibra ópticaLos cables de fibra óptica están hechos de vidrio o plástico. Tienen un ancho de banda muy amplio, lo que les permite transportar grandes cantidades de datos. La fibra óptica se

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utiliza en las redes backbone, entornos de grandes empresas y grandes centros de datos. También es muy utilizada por las compañías de telefonía.

4.4.2 Cables de par trenzado

Los cables de par trenzado están compuestos por uno o más pares de cable de cobre aislados, trenzados entre sí y cubiertos por una funda protectora. Al igual que todos los cables de cobre, el par trenzado utiliza pulsos eléctricos para transmitir los datos.

Las transmisiones de datos son sensibles a interferencias o ruidos, que pueden reducir la velocidad de datos que puede ofrecer un cable. Los cables de par trenzado son sensibles a interferencias electromagnéticas (EMI, electromagnetic interference), un tipo de ruido.

Una fuente de interferencia, conocida como crosstalk, se manifiesta cuando se agrupan los cables por largas distancias. La señal de un cable puede filtrarse e ingresar en los cables adyacentes.

Cuando la transmisión de datos se ve afectada por interferencia, como el crosstalk, se deben volver a transmitir los datos. Esto puede reducir la capacidad de transporte de datos del medio.

En el cableado de par trenzado, el largo y la cantidad de trenzados por unidad afecta la resistencia a la interferencia que tiene el cable. El cable de par trenzado adecuado para transportar tráfico telefónico, conocido como CAT3, tiene 3 ó 4 giros por pie, lo que lo hace menos resistente. El cable adecuado para la transmisión de datos, conocido como CAT5, tiene 3 ó 4 giros por pulgada, lo que lo hace más resistente a la interferencia.

Existen tres tipos de cables de par trenzado: par trenzado no blindado, par trenzado blindado y par trenzado apantallado.

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El cable de par trenzado no blindado (UTP, Unshielded Twisted Pair) es el tipo de cable de red más común en Norteamérica y muchas otras áreas. Los cables blindados (ScTP y F-UTP) se utilizan casi exclusivamente en países europeos.

El cable UTP no es costoso, ofrece un amplio ancho de banda y es fácil de instalar. Este tipo de cable se utiliza para conectar estaciones de trabajo, hosts y dispositivos de red. Puede incluir diferentes cantidades de pares dentro de la funda, pero el número de pares más común es cuatro. Cada par se identifica por un código de color específico.

Con el tiempo, se han desarrollado muchas categorías diferentes de cables UTP. Cada categoría de cable ha sido desarrollada para una tecnología específica, y la mayoría ya no se encuentra en hogares u oficinas. Los tipos de cables que aún se encuentran comúnmente incluyen las Categorías 3, 5, 5e y 6. Existen entornos eléctricos en los que las interferencias EMI y RFI son tan poderosas que se requiere una pantalla para posibilitar la comunicación (por ejemplo, en una fábrica ruidosa). En esta instancia puede ser necesario utilizar un cable que incluya una pantalla, como el cable de par trenzado blindado (STP) y el cable de par trenzado apantallado (ScTP). Lamentablemente, los cables STP y ScTP son muy costosos, no son tan flexibles y tienen requisitos adicionales, debido al blindaje, que dificultan el trabajo con ellos.

Todas las categorías de cable UTP para datos terminan, tradicionalmente, en un conector RJ-45.

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Utilizado para comunicaciones de voz y para cables telefónicos

Utilizado para transmisión de datos. Los pares individuales están envueltos en un blindaje y los cuatro pares están envueltos en otro blindaje común. Admite velocidades de 1Gbps - 10Gbps, pero no se recomienza alcanzar la velocidad máxima.

Utilizado para transmisión de datos. Se agregan separadores entre cada par de hilos para permitir que funcionen a velocidades más rápidas. Admite velocidades de 1Gbps - 10Gbps, pero no se recomienza alcanzar la velocidad máxima.

Utilizado para transmisión de datos. La categoría 5 admite 100Mbps y puede admitir hasta 1Gbps, pero no se recomienza alcanzar la velocidad máxima. La categoría 5e admite hasta 1Gbps.


4.4.3 Cable coaxial

Al igual que el par trenzado, el cable coaxial (o coax) también transmite los datos en forma de señales eléctricas. Proporciona un blindaje mejorado, en comparación con el cable UTP, por lo que tiene una menor relación señal/ruido y, por lo tanto, puede transportar más datos. A menudo se utiliza para conectar un televisor a la fuente de la señal, ya sea una salida de televisión por cable, televisión satelital o antena convencional. También se utiliza en los NOC para conectar el sistema de terminación de módems de cable (CMTS, cable modem termination system) y para conectar algunas interfaces de alta velocidad.

A pesar de que el cable coaxial ha mejorado las características de la transmisión de datos, el cableado de par trenzado lo ha reemplazado en las redes de área local. Algunas de las razones para el reemplazo son que, en comparación con el UTP, el cable coaxial es físicamente más difícil de instalar, más costoso y menos útil para la resolución de problemas.

Terminación (no se muestra en el gráfico):El coaxial suele terminar en un conecto BNC o FLos conectores BNC se engarzan a presión y por lo general se consideran más resistentesLos conectores F se enroscan

Trenza (Malla): Trenza metálica compuesta de aluminio o papel metálico que se utiliza para proteger contra EMI (interferencia electromagnetica)

Aislante (PVC, TEFLON):Aislador, normalmente hecho de plástico, que protege de EMI y hace que sea más fuerte, con lo cual se vuelve más flexible.

Conductor (núcleo): Conductor de un solo centro, con frecuencia hecho de cobre, aunque a veces también puede utilizarse aluminio,

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4.4.4 Cables de fibra óptica

A diferencia del TP y el cable coaxial, los cables de fibra óptica transmiten datos por medio de pulsos de luz. A pesar de que no se suele utilizar en entornos domésticos o de empresas pequeñas, el cableado de fibra óptica es ampliamente utilizado en entornos empresariales y en grandes centros de datos.

El cable de fibra óptica está elaborado con vidrio o plástico, los cuales no conducen la electricidad. Esto implica que son inmunes a la EMI y son adecuados para la instalación en entornos donde la interferencia es un problema.

Además de su resistencia a la EMI, los cables de fibra óptica admiten un gran ancho de banda, lo que los hace muy adecuados para backbones de datos de alta velocidad. Los backbones de fibra óptica pueden encontrarse en muchas corporaciones y también son utilizados para conectar ISP en Internet.

Cada circuito de fibra óptica consta en realidad de dos cables. Uno se utiliza para transmitir datos y el otro para recibirlos.

Envoltura:Se agrega para proteger la fibra de la abrasión, los solventes y otros contaminantes. La composición de esta envoltura externa puede variar en función del uso del cable.

Material de refuerzo:Rodea el material amortiguador, evita que el cable de fibra se estire cuando tiran de él. El material utilizado es, en general, el mismo material que se utiliza para fabricar los chalecos a prueba de balas.

Búfer: Se utiliza para ayudar a proteger el núcleo y el revestimiento contra cualquier daño.

Cubierta: Hecho de productos químicos levemente diferentes de los que se utilizan para crear el núcleo. Tiende a actuar como un espejo que refleja la luz hacia el núcleo de la fibra. Así, la luz permanece dentro del núcleo mientras viaja por la fibra.

Núcleo: El núcleo es elemento que transmite la luz y se encuentra en el centro de la fibra óptica. Normalmente el núcleo esta hecho de silicio o vidrio. La luz se transmite como pulsos a través del núcleo de la fibra.

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Hay dos formas de cable de fibra óptica: monomodo y multimodo.

MultimodoDe las dos formas de fibra óptica, el cable multimodo es el menos costoso y el más ampliamente utilizado. La fuente de luz que produce los pulsos de luz generalmente es un LED. Se denomina multimodo debido a que cuenta con múltiples rayos de luz, cada uno de los cuales transporta datos que se transmiten por el cable simultáneamente. Cada rayo de luz toma un camino separado a través del núcleo multimodo. Los cables de fibra óptica multimodo generalmente son adecuados para enlaces de hasta 2000 metros. Sin embargo, los adelantos en la tecnología aumentan continuamente esta distancia.

MonomodoLos cables de fibra óptica monomodo se construyen de forma tal que la luz pueda seguir un único camino a través de la fibra. La fuente de luz para los cables de fibra óptica monomodo generalmente es un láser LED, que es significativamente más costoso e intenso que los LED comunes. Debido a la intensidad del láser LED, se pueden obtener velocidades de datos mayores y distancias más extensas. Las fibras monomodo pueden transmitir datos a lo largo de aproximadamente 3000 metros y se utilizan para el cableado de backbone, incluso para la interconexión de varios NOC. Como en el caso anterior, los adelantos en la tecnología aumentan continuamente esta distancia.

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4.54.5 Trabajo con cables de par trenzadoTrabajo con cables de par trenzado

4.5.1 Estándares de cableado

El cableado es una parte integral de la construcción de cualquier red. Cuando se instala el cableado es importante seguir los estándares de cableado, que fueron desarrollados para garantizar que las redes de datos funcionen de acuerdo con niveles acordados de rendimiento.

Los estándares de cableado son un conjunto de especificaciones para la instalación y evaluación de los cables. Los estándares especifican los tipos de cables que deben utilizarse en entornos específicos, materiales conductores, diagrama de pines, tamaños de cable, blindaje, longitudes de cables, tipos de conectores y límites de rendimiento.

Existen muchas organizaciones diferentes que participan en la creación de estándares de cableado. Si bien algunas de estas organizaciones tienen jurisdicción local únicamente, muchas ofrecen estándares que se adoptan en todo el mundo.

En el gráfico se muestran algunas de estas organizaciones y las áreas que administran.

Ante el empleo de Ethernet en todo el mundo, era prudente investigar el uso de cableado estructurado como infraestructura para proporcionar energía. En 1999, IEEE comenzó a desarrollar el estándar para brindar energía por Ethernet. Hoy el estándar se conoce como IEEE 802.3af-2003. Se utiliza para enviar 48 voltios de CC con datos de Ethernet por un cable STP o UTP de 4 pares. Power sobre Ethernet (PoE) permite a los ingenieros de redes colocar dispositivos de punto final, como puntos de acceso inalámbrico, videocámaras y teléfonos IP, ya que no hay necesidad de tener una toma de alimentación eléctrica cerca.

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4.5.2 Cables UTP

El cable de par trenzado es el más utilizado en las instalaciones de redes. La organización TIA/EIA define dos patrones o esquemas de cableado diferentes, llamados T568A y T568B. Cada esquema de cableado define el diagrama de pines o el orden de las conexiones de cable, en el extremo del cable.

Ambos esquemas son similares, excepto en que el orden de terminación de dos de los cuatro pares está invertido. Este gráfico muestra la codificación de color y la forma en que se invierten los dos pares.

En una instalación de red se debe seleccionar y seguir uno de los dos esquemas de cableado (T568A o T568B). Es importante utilizar el mismo esquema de cableado para todas las terminaciones del proyecto. Si trabaja sobre una red existente, utilice el esquema de cableado ya empleado.

Al utilizar los estándares de cableado T568A y T568B, se pueden crear dos tipos de cables: un cable directo y un cable cruzado. Estos dos tipos de cables pueden encontrarse en las instalaciones de datos.

Cable directoEl cable directo es el tipo de cable más común. Asigna un cable a los mismos pines en ambos extremos del cable. Es decir: si se usa T568A en un extremo del cable, también se usa T568A en el otro extremo. Si se usa T568B en un extremo del cable, se usa T568B en el otro. Esto significa que el orden de las conexiones (el diagrama de pines) de cada color es exactamente el mismo en ambos extremos.

El tipo de cable directo (T568A o T568B) utilizado en la red define el esquema de cableado de ésta.

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Cable cruzadoEl cable cruzado utiliza ambos esquemas de cableado. T568A en un extremo del cable y T568B en el otro extremo del mismo cable. Esto implica que el orden de las conexiones en un extremo del cable no coincide con el orden de las conexiones en el otro.

Los cables directos y cruzados tienen usos específicos en la red. El tipo de cable necesario para conectar dos dispositivos depende de qué pares de cables utilice el dispositivo para transmitir y recibir datos.

Se asocian pines específicos en el conector a una función de transmisión y a una función de recepción. El dispositivo determinará cuál será el pin de transmisión y cuál el de recepción.

Dos dispositivos conectados directamente y que utilizan pines diferentes para transmitir y recibir se denominan dispositivos diferentes. Requieren un cable directo para intercambiar datos. Los dispositivos conectados directamente y que utilizan los mismos pines para transmitir y recibir se conocen como dispositivos similares. Éstos requieren un cable cruzado para intercambiar datos

Dispositivos diferentesLos pines del conector de datos RJ-45 de una PC utilizan los pines 1 y 2 para la transmisión, y 3 y 6 para la recepción. Los pines en el conector de datos de un switch utilizan los pines 1 y 2 para la recepción, y los pines 3 y 6 para la transmisión. Los pines utilizados para la transmisión en la PC corresponden a los utilizados para la recepción en el switch. Por lo tanto, se requiere un cable directo.

El cable conectado al pin 1 (pin de transmisión) de la PC en un extremo del cable está conectado al pin 1 (pin de recepción) en el switch, en el otro extremo del cable.

Éstos son algunos ejemplos de dispositivos diferentes que requieren un cable directo: Puerto de switch a puerto de router Puerto de hub a PC

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Dispositivos similares

Si una PC está conectada directamente a otra PC, los pines 1 y 2 en ambos dispositivos son pines de transmisión, y los pines 3 y 6 son de recepción.

Un cable cruzado asegura que el cable verde conectado a los pines 1 y 2 (pines de transmisión) en una PC se conecte a los pines 3 y 6 (pines de recepción) en la otra PC.

Si se utilizara un cable directo, el cable conectado al pin 1, el pin de transmisión, en la PC1 estaría conectado al pin 1, el pin de transmisión, en la PC2. No es posible recibir datos en un pin de transmisión.

Éstos son algunos ejemplos de dispositivos diferentes que requieren un cable cruzado: Puerto de switch a puerto de switch Puerto de switch a puerto de hub Puerto de hub a puerto de hub Puerto de router a puerto de router PC a puerto de router PC a PC

Si se utiliza el tipo de cable incorrecto, no funcionará la conexión entre los dispositivos.

Algunos dispositivos detectan automáticamente qué pines se utilizan para transmitir y recibir, y ajustan sus conexiones internas respectivamente.

4.5.3 Terminación del cable UTP

Los cables UTP y STP generalmente se terminan con un conector RJ-45.

El conector RJ-45 se considera un componente macho, engarzado en el extremo del cable. En la vista frontal de un conector macho con los contactos metálicos hacia arriba, las ubicaciones de los pines se enumeran desde el 8, a la izquierda, hasta el 1, a la derecha.

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El jack es considerado el componente hembra y se ubica en los dispositivos de red, tomacorrientes o paneles de conexión. El conector RJ-45 del cable se enchufa en el jack.

Se pueden comprar cables que ya incluyen los conectores RJ-45 en los extremos. También se puede realizar la terminación manualmente, en el lugar, utilizando una tenaza engarzadora. Al terminar manualmente un cable UTP con un conector RJ-45, destrence solamente una pequeña porción de cable para minimizar el crosstalk. También asegúrese de que los cables queden completamente introducidos en el extremo del conector y de que el conector RJ-45 esté engarzado en la funda del cable. Esto asegura un buen contacto eléctrico y proporciona solidez a la conexión del cable.

4.5.4 Terminación de cables UTP en paneles de conexión y conexiones de pared

En un NOC, los dispositivos de red generalmente están conectados a paneles de conexión. Éstos actúan como conmutadores que conectan los cables de las estaciones de trabajo a otros dispositivos. La utilización de paneles de conexión permite reorganizar rápidamente el cableado físico de la red a medida que se añade o se reemplaza el equipamiento. Estos paneles de conexión utilizan jacks RJ-45 para una conexión rápida en el frente, pero requieren que estos cables estén perforados en el lado reverso del jack RJ-45.

Los paneles de conexión ya no están confinados a las instalaciones de redes empresariales. Pueden encontrarse en empresas pequeñas e incluso en hogares, donde actúan como punto central de conexión para los sistemas de datos, teléfono y también de audio.

El jack RJ-45 tiene ocho conductores y tiene un cableado acorde a T568A o T568B. En el panel de conexión se requiere un dispositivo conocido como herramienta de perforación para insertar los cables en el conector. Los colores de los cables deben coincidir con el conector de desplazamiento del aislamiento (IDC) adecuado antes de la perforación. La herramienta de perforación también corta cualquier exceso de hilos.

No se requiere una herramienta de perforación para terminar la mayor parte de los jacks de pared. Para terminar estos conectores, se destrenzan los cables y se colocan en el IDC apropiado. Al colocar la tapa en el jack, se empujan los cables en el IDC y se corta el aislamiento de los cables. Luego, gran parte de estos conectores requiere que el instalador recortemanualmente cualquier exceso de cable.

En todos los casos, si se destrenza más cable del necesario puede aumentar la cantidad de crosstalk y degradarse el rendimiento general de la red.

4.5.5 Prueba de cables

Cuando se realiza la terminación de un cable nuevo o reparado, es importante verificar que el cable funcione correctamente y cumpla con los estándares de conectividad. Esto puede realizarse mediante una serie de pruebas.

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La primera prueba es una inspección visual, en la que se verifica que todos los cables estén conectados de acuerdo con el estándar T568A o B.

Además de hacer un examen visual, realice una verificación eléctrica del cable para determinar si hay problemas o fallas en la instalación del cableado de red. A continuación presentamos algunas herramientas que pueden emplearse en el diagnóstico de cables:

Analizadores de cables: Los analizadores de cables se usan para buscar diferentes fallas de cableado, como hilos que por error se asignan al pin equivocado, cables cortos o aberturas en el cable.

Certificadores de cable: Un analizador de certificaciones de cables determina el rendimiento preciso de un cable y luego lo registra en formato grafico para los registros del cliente.

Multímetros: Los multímetros miden el voltaje de CA/CC, la corriente eléctrica y otras características eléctricas y de los cables.

El analizador de cables se utiliza para realizar el diagnóstico inicial. La primera prueba se denomina prueba de continuidad y verifica que exista conectividad de extremo a extremo. También puede detectar fallas de cableado comunes, como aberturas y cortocircuitos.

Un circuito queda abierto cuando el cable no está presionado adecuadamente en el conector y no hay contacto eléctrico. Una abertura también puede producirse cuando hay una ruptura en el cable.

El cortocircuito ocurre cuando los conductores de cobre se tocan entre sí. A medida que el pulso eléctrico viaja a través del cable, se cruza al cable que está en contacto. Esto crea una ruta no deseada en el flujo de la señal hacia su destino.

Un analizador de cables también puede crear mapas de cableado para verificar que los cables estén correctamente terminados. Un mapa de cableado muestra qué pares de cables se conectan a qué pines en los conectores y sockets. La prueba del mapa de cableado verifica que los ocho cables estén conectados a los pines correctos e indica si hay fallas de cableado, como pares divididos o inversiones.

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Si se detecta alguna de estas fallas, la mejor forma de corregirla es volver a realizar la terminación del cable.

Los analizadores de cables especializados proporcionan información adicional, como el nivel de atenuación y crosstalk.

AtenuaciónLa atenuación, también conocida como pérdida de inserción, es un término general que hace referencia a la reducción en la potencia de una señal. La atenuación es una consecuencia natural de la transmisión de señales a través de un medio. La atenuación limita la longitud del cableado de red a través de la cual puede viajar un mensaje. Por ejemplo, el cable Ethernet tiene un límite de distancia de aproximadamente 100 metros (328 pies) mientras que algunos tipos de cable de fibra óptica tienen un límite de distancia de varios kilómetros (millas). Para medir la atenuación, el analizador de cables inyecta una señal en un extremo y luego mide su potencia en el otro extremo.

CrosstalkEl crosstalk es la filtración de señales entre distintos pares. Si se mide cerca del extremo transmisor, se denomina paradiafonía (NEXT, near-end crosstalk). Si se mide en el extremo receptor del cable, se denomina telediafonía (FEXT, far-end crosstalk). Ambas formas de crosstalk degradan el rendimiento de la red y a menudo son causadas por el destrenzamiento excesivo de cable cuando se colocan los terminales. Si se detectan valores altos de crosstalk, es recomendable controlar las terminaciones de los cables y volver a realizarlas según sea necesario.

4.5.6 Optimizaciones de cableado

Los siguientes pasos, denominados optimizaciones, aseguran que la terminación de cables sea correcta.

1. Es importante que el tipo de cables y componentes utilizados en una red cumplan los estándares requeridos para esa red. Las redes convergentes modernas transportan tráfico de voz, video y datos sobre los mismos cables; por lo tanto, los cables utilizados en las redes convergentes deben admitir todas estas aplicaciones.

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2. Los estándares de cable especifican las longitudes máximas para los distintos tipos de cables. Siempre cumpla las restricciones de longitud para el tipo de cable que instale.

3. El cable UTP, al igual que el cable de cobre, es vulnerable a la EMI. Es importante que se instale el cable lejos de fuentes de interferencia, como cables de alto voltaje y luces fluorescentes. Los televisores, los monitores de computadora y los hornos de microondas son otras fuentes posibles de interferencia. En algunos entornos puede ser necesario instalar cables de datos en conductos para protegerlos de las interferencias EMI y RFI.

4. La terminación inadecuada y la utilización de cables y conectores de baja calidad puede degradar la capacidad de transporte de señal del cable. Siempre siga las reglas para la terminación de cables y realice las pruebas necesarias para verificar que la terminación se haya realizado adecuadamente.

5. Realice pruebas de todas las instalaciones de cable para asegurar la conectividad y el funcionamiento adecuados.

6. Rotule todos los cables a medida que los instale y registre la ubicación de éstos en la documentación de la red.

El cableado estructurado es un método para crear un sistema de cableado organizado que pueda ser fácilmente comprendido por los instaladores, administradores de red y cualquier otro técnico que trabaje con cables. Un componente del cableado estructurado es la administración de cables.

La administración de cables cumple múltiples propósitos. Primero, presenta un sistema prolijo y organizado, que ayuda a determinar problemas de cableado. Segundo, cuando se siguen las optimizaciones de administración de cables, los cables quedan protegidos del daño físico, lo cual reduce en gran medida la cantidad de problemas.

Se debe considerar que los cables son una inversión a largo plazo. Lo que puede ser suficiente en este momento, quizás no baste en el futuro. Siempre planifique pensando en el futuro y cumpliendo los estándares actuales. Recuerde que los estándares ayudan a asegurar que los cables sean capaces de proporcionar un rendimiento aceptable a medida que la tecnología evoluciona.

Es importante tener en cuenta las optimizaciones de cableado en todos los entornos. Seguir de forma estricta estas prácticas en entornos domésticos y empresariales ayuda a reducir la cantidad de problemas potenciales. Esto permite ahorrar una gran cantidad de tiempo, dinero y frustraciones.

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4.64.6 Resumen del capituloResumen del capitulo

Para acceder a Internet es necesario conectarse a través de un ISP

Un ISP es una compañía que proporciona las conexiones y el soporte para acceder a Internet.

Los ISP brindan soporte tanto en áreas geográficas grandes como pequeñas

Los ISP ofrecen servicios como correo electrónico, páginas web, telefonía IP y DNS

Las computadoras individuales y las redes locales se conectan al ISP en un punto de presencia POP

La conexión con el ISP se puede efectuar mediante dial-up, DSL, cable, tecnología inalámbrica o satélite.

El protocolo más importante de Internet es el protocolo IP

Este protocolo convierte los datos en paquetes que abarcan desde 46 hasta 1500 bytes de longitud para redes Ethernet y deben contener una dirección IP de origen y una de destino válidas.

Las direcciones IP deben ser únicas en Internet

Cada ISP tiene una instalación de control de su red, llamada Centro de operaciones de red (NOC) donde, por lo general, se controla el flujo de tráfico y se albergan servicios como correo electrónico y Web hosting.

Ping y tracert son utilidades que prueban la conectividad con un dispositivo de destino.

En los diagramas de redes se suele usar una nube para representar Internet sin mostrar los detalles de las conexiones.

En la nube de Internet los routers se usan para proporcionar rutas alternativas desde el origen al destino

Los ISP deberán aceptar y proporcionar información a los usuarios finales y a otros ISP mediante una variedad de tecnologías

Los dispositivos de red utilizados en los ISP son dispositivos de alta tecnología y de alta velocidad con redundancia

Un ISP debe tener en cuenta los requisitos físicos, como el acondicionamiento de aire y de energía del equipamiento de red, y también de los servidores que alberga.

Para que se produzca la comunicación debe existir un canal que transporte las señales. En el mundo de las redes, el medio suele ser un cable físico.

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Los cables de red se dividen en dos categorías: cables de cobre, que transportan señales eléctricas, y cables de fibra, que transportan ondas de luz.

Los cables de cobre, como los UTP y los coaxiales, son extremadamente vulnerables a interferencias electromagnéticas (EMI) y de radiofrecuencia (RFI). Los cables de fibra óptica están hechos de vidrio o plástico y son inmunes a EMI y RFI

Los cables de par trenzado no blindado (UTP) se usan en la mayoría de las redes Ethernet.

Los cables coaxiales, que se suelen usar para TV e Internet por cable, poseen una enorme capacidad de ancho de banda que permite combinar o multiplexar varias señales.

Los cables de fibra óptica proporcionan una gran cantidad de ancho de banda y se pueden utilizar como cables backbone.

Los estándares de cableado son pautas para instalar y probar cables a fin de garantizar un rendimiento aceptable a medida que evoluciona la tecnología.

Los estándares TIA/EIA de terminación de pares trenzados son T568A y T568B

Diferentes tipos de cables tienen diferentes esquemas de cableado. Los tipos de cable UTP habituales son: directo, cruzado y de consola.

Los analizadores de cables controlan que no haya problemas de continuidad, terminaciones abiertas, cortocircuitos, pares divididos o pares invertidos. Los medidores de cables buscan atenuación y crosstalk.

Las optimizaciones de cableado contribuyen a reducir el número de errores y problemas de cables, y pueden ahorrar mucho tiempo y dinero, además de evitar preocupaciones.

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Cisco - Tema 4 - Conexiones a través de un ISP

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