Curso de Redes Computadores 1 - LDC Noticias - Universidad...
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Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 1
Curso de
Redes Computadores 1
Tema 6
Componentes de una red IP. Redes locales.
Redes de difusión, redes punto a punto.
Elementos para armar una red local.
Medios de transmisión y propiedades.
Dispositivos: modems, conmutadores, hubs,
enrutadores y pasarelas
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 2
Tareas Claves en un Sistema
de Telecomunicaciones 1
Generación de la Señal
Las características de la señal tales como, la forma y laintensidad deben ser acondicionadas para que puedan:
ser propagadas a través del medio
ser interpretadas en el receptor como datos
Sincronización
El receptor (Rx) debe ser capaz de determinar cuándo comienzay termina la señal recibida
El receptor (Rx) deberá conocer la duración de cada elementode señal
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 3
Tareas Claves en un Sistema
de Telecomunicaciones 2
Utilización del Sistema de Transmisión:
Hacer uso eficaz de los recusos usados en la transmisión, quesuelen ser compartidos entre varios dispositivos decomunicación
La capacidad total del medio de transmisión se reparte entre losusuarios haciendo uso de técnicas de multiplexación.
Necesidad de técnicas de control de congestión para garantizarque el sistema no se sature
Interfaz entre el dispositivo y el medio de transmisión
Todas las técnicas de transmisión dependen en última instanciade la utilización de ondas electromagnéticas que se transmitirána través del medio
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 4
Tareas Claves en un Sistema
de Telecomunicaciones 3
Gestión de Intercambio
Establecer, mantener y terminar una comunicación
Establecer si ambos dispositivos pueden transmitirsimultáneamente o lo debe hacer por turnos
Decidir la cantidad y formato de los datos
Especificar qué hacer en caso de que se den ciertascontingencias (p.e. detección de errores)
Detección y Corrección de Errores
Siempre es posible que surjan errores en los sistemas detelecomunicaciones
Se debe implementar una forma de detección y/o corrección deerrores
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 5
Tareas Claves en un Sistema
de Telecomunicaciones 4
Control de Flujo
Para evitar que la fuente sature al destino transmitiendo datos más rápidamente de lo que el Rx pueda procesar.
Direccionamiento y Encaminamiento (Enrutamiento)
cuando el sistema se comparte por varios dispositivos se garantizar que el destino y sólo ése, reciba los datos
Si el sistema de transmisión es una red, se necesita elegir la ruta más apropiada
Recuperación
Puede ocurrir una interrupción por una falla
Debe haber un mecanismo que permita continuar transmitiendo desde donde se produjo la interrupción
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 6
Tareas Claves en un Sistema
de Telecomunicaciones 5
Formato de Mensajes
Debe existir un acuerdo entre las partes involucradas respecto del formato de los datos intercambiados. P.e. código binario usado para representar caracteres.
Seguridad
Asegurar que sólo el destino deseado reciba los datos
Asegurar al Rx que los datos no han sido alterados en la transmisión
Asegurar al Rx que los datos provienen del supuesto emisor
Administración de la Red
Se necesita la habilidad de un gestor de red que:
Configure el sistema, monitorice su estado, reaccione ante fallas y sobrecargas y planifique con acierto los futuros crecimientos
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 7
Ondas
En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío.
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Ondas
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 8
Terminología (1)
Transmisor
Receptor
Medio
Guiado
Ejemplo, par trenzado, fibra óptica
No guiado
Ejemplo, aire, agua , vacío
T R
Medio
T
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 9
Terminología (2)
Enlace directo
No hay dispositivos intermedios
Punto a punto
Enlace directo
Solo dos dispositivos comparten el enlace
Multipunto
Mas de 2 dispositivos comparten el enlace
T R
T R
T R
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 10
Terminología (3)
SimplexUna direcciónEjemplo. Televisión
Semi-duplex o Half-duplexAmbas direcciones pero solo una vía al tiempoEjemplo, Radio de taxis
Duplex o full-duplexAmbas direcciones al mismo tiempoEjemplo. Teléfono
En el caso dúplex y semi-dúplex el enlace puede ser simétrico (misma velocidad en ambos sentidos) o asimétrico.
Con frecuencia los enlaces son dúplex simétricos
T R
T R
R T
T / R T / R
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 11
Conceptos (Direccionamiento)
Según el número de destinatarios el envío de un paquete puede ser:
Unicast: si se envía a un destinatario concreto. Es el mas habitual.
Broadcast: si se envía a todos los destinatarios posibles en la red.Ejemplo: para anunciar nuevos servicios en la red.
Multicast: si se envía a un grupo selecto de destinatarios de entretodos los que hay en la red. Ejemplo: emisión de videoconferencia.
Anycast: si se envía a uno cualquiera de un conjunto dedestinatarios posibles. Ejemplo: servicio de alta disponibilidadofrecido por varios servidores simultáneamente; el cliente solicitauna determinada información y espera recibir respuesta de unocualquiera de ellos.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 12
Conceptos (Modos de transmisión:
Serie / Paralelo)
• SERIE: Envía un bit tras otro mediante un único circuito o hilo decomunicación.
• PARALELA: Se transmiten simultáneamente una palabra de información,utilizando tantos hilos de comunicación como bits componen la palabra.
Receptor0 1 0 1 1 0 1 1Emisor
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
Emisor Receptor
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 13
Frecuencia, espectro y ancho
de banda
Conceptos en el dominio del tiempo
Señal análoga
Continua
Señal digital
Mantiene niveles constantes en tiempos determinados llamados tiempos de muestreo
Señal periódica
Se repite en el tiempo
Señal aperiódica
No se repite en el tiempo
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 14
Señales análogas y digitales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 15
Señales
Periódicas
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 16
Onda seno
Amplitud pico (A)
Altura máxima de la señal
Voltios
Frecuencia (f)
Velocidad de cambio de la señal
Hertz (Hz) ciclos por segundo
Periodo = Tiempo de una repetición (T)
T = 1/f
Fase ()
Posición relativa en el tiempo
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 17
Diferentes ondas seno
s(t) = A sin(2ft +)
A Amplitud
f Frecuencia
Φ Fase
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 18
Longitud de onda
Distancia ocupada por un ciclo
Distancia correspondientes en dos ciclos consecutivos
Se asume una velocidad v = vT
f = v
c = 3*108 ms-1 (velocidad de la luz en el espacio libre)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 19
Conceptos en el dominio de la
frecuencia
Las señales están hechas de múltiples frecuencias
Las componentes son ondas seno
Se pueden graficar las funciones en el dominio de la frecuencia
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 20
Suma de Componentes
de frecuencia (T=1/f)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 21
Suma de Componentes
de frecuencia (T=1/f)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 22
Señal con componente de DC
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 23
Señales (Interferencia)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 24
Señales (Interferencia)
Ondas
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 25
Señales (Interferencia)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 26
Señales (Interferencia y Ruido)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 27
Ancho de banda del canal
Un canal se comporta como un filtro paso-bajo
Ancho de banda del canal (W): intervalo de frecuencias que puede pasar por el canal (limitado)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 28
Analisis de Fourier
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 29
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 30
Ondas
Simulador
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 31
Espectro & Ancho de Banda (BW)
Espectro
Rango de frecuencias contenidos en una señal
Ancho de banda absoluto
Ancho de espectro
Ancho de banda efectivo
Llamado simplemente Ancho de banda BandWidthBanda angosta de frecuencia contienen la mayoría
de la energía
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 32
Transmisión de datos análoga y
digital
Dato
Entidades que transportan significado
Señales
Representación eléctrica o electrónica del dato
Transmisión
Comunicación de datos por propagación y procesamiento de las señales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 33
Datos análogos y datos digitales
Análogos
Valores continuos en un intervalo
Por ejemplo. Sonido y video
Digitales
Valores discretos
Ejemplo: texto, números enteros
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 34
Señales análogas y señales
digitales
Medio por el cual es propagado el dato
Análogo
Variable continua
Varios medios
Alambre , fibra óptica, espacio aéreo
Ancho de banda del habla 100Hz a 7kHz
Ancho de banda del teléfono 300Hz a 3400Hz
Ancho de banda del video 4MHz
Digital
Usa dos componentes de DC
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 35
Digital, Ventajas y desventajas
Económico
Menos susceptible a ruido
Mayor atenuación
Los pulsos se vuelven redondos y mas pequeños
Lleva a pérdida de información
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 36
Espectro acústico (Análogo)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 37
Tasa de datos y ancho de banda
Cualquier sistema de transmisión es limitado en banda
Eso limita la velocidad de transmisión
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 38
Capacidad del canal
Velocidad de transmisión: número de bits de información transmitidos por segundo (BITS/S)
Capacidad del canal (C): velocidad de transmisión máxima soportada por el canal
Tasa de Datos (Data rate)
En bits por segundo
Velocidad a la cual el dato es comunicado
Ancho de banda, Bandwidth
En ciclos por segundo Hertz
Menguado por el medio de transmisión
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 39
Atenuación de señales digitales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 40
Componentes del habla
Rango de frecuencias del oído Speech 100Hz-7kHz
20Hz-20kHz
Facilidad de convertir en señales electromagnéticas para la transmisión
Las frecuencias de sonido con variación de volumen son convertidas en frecuencias electromagnéticas con voltaje variable
El rango mínimo de frecuencia para el canal de voz 300-3400Hz
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 41
Conversación de habla en un
canal análogo
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 42
Datos binarios digitales
De computadores terminales etc.
Dos componentes de DC
El ancho de banda depende de la velocidad
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 43
Conversión de la entrada de PC
a señal digital
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 44
Señales y datos
Usualmente se usan señales digitales para datos digitales y señales análogas para datos análogos
Se puede usar señales análogas para transportar datos digitales
MODEM
Puede usar señales digitales para transportar datos análogos
Audio. Compact Disc
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 45
Señales análogas transportan
datos análogos y digitales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 46
Señales digitales transportan
datos análogos y digitales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 47
Transmisión análogas
Las señales análogas son transmitidas sin importar su contenido
Puede contener datos analógicos o digitales
Atenuadas por la distancia
Usa amplificadores para amplificar la señal
También amplifican el ruido
Amplificador
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 48
Transmisión digital
Tiene que ver con el contenido
La integridad se pierde por la atenuación el ruido etc.
Se usan repetidores
El repetidor recibe la señal
Extrae la secuencia de bits
Retransmite
Lo atenuado se recompone
El ruido no es amplificado
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 49
Ventajas de la transmision
digital
La tecnología digitalTecnología de bajo costo LSI/VLSI
Integridad de los datosLargas distancias sobre líneas de baja calidad
Utilización de la capacidad Enlaces económicos de banda mas ancha
Múltiplexación mas fácil con transmisión digital
Seguridad y privacidad Encripcion
IntegraciónSe pueden tratar los datos análogos y digitales de manera
similar
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 50
Problemas de la transmisión
La señal es recibida con forma diferente a como es transmitida
Análoga degradación de la calidad de la señal
Digital – error de bits
Causados por
Atenuación y distorsión
Distorsión de retardo
Ruido
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 51
Atenuación
La potencia de la señal se cae con la distancia
Depende del medio: Son pérdidas de señal que se presentan por efectos resistivos del cable y que es mayor a altas frecuencias
La potencia de la señal :
Debe ser suficiente para ser detectada
Debe ser suficiente mayor a la del ruido para evitar recibir un error
La atenuación incrementa en función de la frecuencia
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 52
Ruido (1)
Señal adicional insertada en el camino de la transmision
Térmico
Debido a la agitacion térmica de los electrones
Ruido blanco
Intermodulación
Debidas a alinealidades en el medio
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 53
Ruido (2)
Crosstalk
Se pasa una señal a otra
impulsivo
Pulsos irregulares y chispas
Por ejemplo: Rayos
Corta duración
Alta amplitud
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 54
¿Qué es la Modulación?
La modulación es el proceso que permite desplazar el espectro de una señal en la frecuencia
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 55
Modulación
¿Por qué modular señales analógicas?
Frecuencias mayores pueden dar una transmisión más eficiente
Permite la multiplexación por división de frecuencia FDM (frequency division multiplexing)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 56
Tipos de modulación
FSK (Frequency-shift keying): Variación de la frecuencia de la portadora entre dos frecuencias que representan el 1 y el 0 lógicos. modulación por desplazamiento de frecuencia
ASK (Amplitude-shift keying): Variación de la amplitud de la portadora entre dos niveles que representan el 1 y el 0 lógicos. modulación por desplazamiento de amplitud
PSK (Phase-shift keying): Variación de la fase de la portadora entre dos ángulos que representan el 0 y el 1 lógicos modulación por desplazamiento de fase
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 57
Modulación AM
Sea la señal portadora
c(t) = cos wc t
Sea la señal moduladora
x(t) = cos wm t
La señal modulada en AM es:
g(t) = [ 1 + m x(t)] cos wc t
Usando identidades trigonométricas
g(t) = cos wc t + cos (w c- wm )t + cos (w c+ wm)t 2
m
2
m
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 58
Representación de la señal AM en
el dominio del tiempo
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 59
Modulación
ASK
FSK
PSK
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 60
Componentes Físicos
de una Red Local
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 61
Redes de Área Local
(Local Area Networks LAN)
Cobertura pequeña comparada con WAN
Edificios y pequeños campus
Usualmente son de propiedad de la misma entidad que es propietaria de los dispositivos
Velocidades mucho mayores que en WAN
Usa la difusión en lugar de técnicas de conmutación
Una transmisión desde cualquier estación se recibirá por todas las otras estaciones
Actualmente se han introducido sistemas conmutados y ATM
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 62
Componentes físicos de una
red
Las redes se construyen con dos tipos de elementos de hardware: nodos y enlaces.
Los nodos: generalmente son computadores de propósito general (aunque los routers y switches utilizan hardware especial, lo que realmente los diferencia es lo que hace el software).
Los enlaces: se implementan en diversos medios físicos: par trenzado, coaxial, fibra óptica y el espacio (enlaces inalámbricos).
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 63
El adaptador de red
Tarjeta de expansión que se instala en un computador para que éste se pueda conectar a una red.
Proporciona una conexión dedicada a la red
Debe estar diseñada para transmitir en la tecnología que utilice la LAN (Ethernet), debe tener el adaptador correcto para el medio (conector RJ45) y el tipo de bus del slot donde será conectada (PCI).
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 64
Tarjetas 10Base ó 100BaseTX
Cada tarjeta 10BaseT, o 100BaseTX (ó 10/100) está identificada con 12 dígitos hexadecimales (conocida como MAC address)
Esta dirección es utilizada por la capa 2 (capa de enlace de datos: DLL) del modelo OSI para identificar el nodo destino y origen de los datos
02:60:8c:e8:52:ec
Fabricante
de la tarjeta
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 65
Componentes del adaptador de red
El adaptador de red sirve como interface entre el nodo y la red, por esto puede pensarse que tiene dos componentes:
Debe existir una forma de comunicación entre estos dos componentes para que puedan pasar los datos que entran y salen del adaptador.
Una interface al BUS del computador que sabe como
comunicarse con el host.
Una interface al enlace (cable o antena) que habla de
manera correcta el protocolo de la red.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 66
Componentes del adaptador de red
CPU
Cache
Memoria
RAM
Adaptador de Red
Interface
al BUS
Interface
al Enlace
BUS E/S
del nodo
Enlace
de la
RED
Sabe cómo hablar con la CPU,
recibe las interrupciones del nodo y
escribe o lee en la RAM
Sabe utilizar el protocolo de nivel
de enlace (capa 2, modelo OSI)
Buffers para intercambio de datos
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 67
El “driver” de la tarjeta
La tarjeta de red requiere de un driver en software para poder comunicarse con el sistema operativo. Provee las siguientes funciones:
Rutina de inicialización de la tarjeta
Rutina de servicios de interrupción
Procedimientos para transmitir y recibir frames de datos
Procedimientos para el manejo de status, configuración y control de la tarjeta
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 68
Redes de Área Local
Conmutadas (Switched)
Ethernet conmutadas (Switched)
Puede existir un único switche o multiples switches
ATM LAN
Fibra Optica o Canal de Fibra (Fibre Channel)
Redes Inalámbricas (Wireless)
Permiten gran movilidad
Facilitan la instalación
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 69
Cableado
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 70
Nociones Necesarias para Comprender los
aspectos técnicos del Cableado Estructurado
Una LAN Red de Area Local puede ser tan simple como conectar dos computadores, cada uno de los cuales tenga una NIC (Network Information Card) o tarjeta de red, conectadas entre si por un cable cruzado (crossover cable).
El próximo paso de una red consiste en conectar tres o más computadores. Una opcion para hacer esto es conectarlos a un Hub o concentrador por un cable directo (derecho o no cruzado straight-thru cable) la funcion de cruce es realizada en el Hub.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 71
Topologías de Red
Bus
Anillo
Estrella
Arbol
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 72
Características de los Medios
de Transmisión Guiados
Frequency Range
Typical Attenuation
Typical Delay
Repeater Spacing
Twisted pair (with loading)
0 to 3.5 kHz 0.2 dB/km @ 1 kHz
50 µs/km 2 km
Twisted pairs (multi-pair cables)
0 to 1 MHz 0.7 dB/km @ 1 kHz
5 µs/km 2 km
Coaxial cable 0 to 500 MHz 7 dB/km @ 10 MHz
4 µs/km 1 to 9 km
Optical fiber 186 to 370 THz
0.2 to 0.5 dB/km
5 µs/km 40 km
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 73
Cableado
UTP Unshielded Twisted Pair
El cable consiste en 4 pares torcidos y existen varias categorías siendo las tres más importantes (3, 5 y 5E) utilizadas en transmisión de datos. El cable Categoría 5 soporta transmisión de datos hasta 100 Megabytes por segundo.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 74
Conertor RJ45 para Cable UTP
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 75
Cable Coaxial
Dos conductores concéntricos
Poco susceptible a interferencias y diafonia
Aplicaciones
Televisión por cable
Redes de area local
10BASE5 (ThickEthernet)
10BASE2 (ThinEthernet)
obsoletas
Comunicaciones a larga distancia
Cable Coaxial
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 76
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 77
Cable de fibra óptica
Transmite energía en forma de luz. Permite tener anchos de banda muy altos (billones de bits por segundo).
En los sistemas de cableado, la fibra óptica puede utilizarse tanto en el subsistema vertical como en el horizontal.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 78
Cómo funciona la fibra óptica
(1)
Señal eléctrica
(Input)
Transmisor
(Fuente de luz)
Fibra óptica
Señal eléctrica
(Output)
Receptor
(Detector de luz)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 79
Cómo funciona la fibra óptica
(2)
Núcleo
(Core)
Cubierta
(Cladding)
Revestimiento
(Coating ó Buffer)
¿Por qué no se sale la luz de la fibra óptica?
La luz no se escapa del núcleo porque la cubierta
y el núcleo están hechos de diferentes tipos de
vidrio (y por tanto tienen diferentes índices
de refracción). Esta diferencia en los índices
obliga a que la luz sean reflejada cuando toca
la frontera entre el núcleo y la cubierta.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 80
Tipos de fibra óptica
Multimodo
Usada generalmente para comunicación
de datos. Tiene un núcleo grande (más fácil
de acoplar). En este tipo de fibra muchos
rayos de luz (ó modos) se pueden propagar
simultáneamente. Cada modo sigue su propio
camino. La máxima longitud recomendada
del cable es de 2 Km. = 850 nm.
Fuente de luz
Fuente de luz
Propaga un sólo modo
ó camino
Propaga varios modos
ó caminos
Monomodo
Tiene un núcleo más pequeño que la fibra
multimodo. En este tipo de fibra sólo un rayo
de luz (ó modo) puede propagarse a la vez.
Es utilizada especialmente para telefonía y
televisión por cable. Permite transmitir a altas
velocidades y a grandes distancias (40 km).
= 1300 nm.
Núcleo: 62.5 mm ó 50 mm
Cubierta: 125 mm
Núcleo: 8 a 10 mm
Cubierta: 125 mm
Un cabello humano: 100 mm
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 81
El cable de fibra óptica
Núcleo
(Core)
Cubierta
(Cladding)
Revestimiento
(Coating ó Buffer)
Material de
refuerzo
(strength members)
Envoltura
(Jacket)
Revestimiento
Capa de protección puesta sobre la cubierta.
Se hace con un material termoplástico si se
requiere rígido o con un material tipo gel si
se requiere suelto.
Material de refuerzo
Sirve para proteger la fibra de esfuerzos a
que sea sometida durante la instalación, de
contracciones y expansiones debidos a
cambios de temperatura, etc. Se hacen de
varios materiales, desde acero (en algunos
cables con varios hilos de fibra) hasta Kevlar
Envoltura
Es el elemento externo del cable. Es el que
protege al cable del ambiente donde esté
instalado. De acuerdo a la envoltura el cable
es para interiores (indoor), para exteriores
(outdoor), aéreo o para ser enterrado.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 82
Cables de fibra óptica
Cable aéreo (de 12 a 96 hilos):
Cable para exteriores (outdoor), ideal para
aplicaciones de CATV. 1. Alambre mensajero,
2. Envoltura de polietileno. 3. Refuerzo,
4. Tubo de protección, 5. Refuerzo central,
6. Gel resistente al agua, 7. Fibras ópticas
8. Cinta de Mylar, 9. Cordón para romper la
envoltura en el proceso de instalación.
Cable con alta densidad de hilos (de 96 a
256 hilos): Cable outdoor, para troncales de
redes de telecomunicaciones 1. Polietileno,
2. Acero corrugado. 3. Cinta Impermeable
4. Polietileno, 5. Refuerzo, 6. Refuerzo central
7. Tubo de protección, 8. Fibras ópticas,
9. Gel resistente al agua 10. Cinta de Mylar,
11. Cordón para romper la envoltura.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 83
Conectores de fibra óptica
(FOC)
Conector ST (Straight Through) - BFOC/2.5
Presentado a comienzos del 85 por AT&T
Utiliza un resorte y un seguro de acoplamiento.
Conector SC (Single-fiber Coupling)
Es más nuevo, desarrollado por Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Tiene menos perdida que otros conectores
Conector MT-RJ
Ocupa la mitad de espacio de un conector SC (es un conector SFF: “Small Form Factor”)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 84
Espectro Electromagnético
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 85
Cableado Estructurado
SCS es una metodología, basada en estándares, de diseñar e instalar un sistema de cableado que integra la transmisión de voz, datos y vídeo. Un SCS propiamente diseñando e instalado proporciona una infraestructura de cableado que suministra un desempeño predefinido y la flexibilidad de acomodar futuros crecimientos por un período extendido de tiempo.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 86
Modos de Transmisión en Fibra
Optica
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 87
Transmisión no guiada
Atmósfera
Clasificación atendiendo al rango de frecuencias utilizadas por transmisor/receptor
Radio
Microondas
Luz (infrarrojos/laser)
Atenuación
Afectada por condiciones meteorológicas
Lluvia, niebla
Interferencias multitrayectoria
Variedad de formas de propagación
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 88
Diagrama de radiación
Una antena radiará potencia en todas las direcciones.
Normalmente no lo hará igual de bien en todas las direcciones.
Antena isotrópica es un punto en el espacio:
Radia potencia de igual forma en todas las direcciones por igual.
El diagrama de radiación consistirá en una esfera centrada en la posición de la antena isotrópica.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 89
Antenas onmidireccionales y
direccionales
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 90
Antenas Parabólicas Reflectivas
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 91
Ganancia de las Antenas
Es una medida de la direccionalidad de las antenas
Potencia de salida en una dirección particular comparada por la producida por una antena omnidireccional ideal (antena isotrópica)
Se mide en decibeles (dB)
Resulta en pérdida de potencia en otras direcciones
El área efectiva se relaciona al tamaño y la forma de la antenaEn relación a la ganancia
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 92
Propagación inalámbrica (Wireless)
Tres formas de propagación (cada una predominando en rangos de frecuencias diferentes)
Propagación superficialSigue el contorno de la tierra
Hasta 2 MHz
radio AM
Propagación Aérea
Radio Amateur, BBC world service, etc.
Señal reflejada por la ionosfera u otras capas superiores de la atmósfera
rango 2 -30 MHz (Realmente Refractadas)
Propagación en línea de vista directa
Por encima de 30MHz
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 93
Propagación superficial
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 94
Propagación aérea
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 95
Propagación en la trayectoria
visual (línea de vista)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 96
Horizonte óptico y de radio
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 97
Interferencia Multitrayectoria
(Multipath)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 98
Transmisión en la trayectoria
visual
Pérdida en el espacio libre: La señal se dispersa con la distancia.
Mayor para frecuencias más bajas (longitudes de onda más largas).
Absorción atmosférica: El vapor de agua y el oxígeno absorben las señales de radio.
Hay un pico de absorción en la vecindad de los 22 GHz debido al vapor de agua. A frecuencias por debajo de 15 GHz, la atenuación es menor.
La presencia de oxígeno causa un pico de absorción en torno a 60 GHz, aunque es menos apreciable por debajo de 30 GHz.
La lluvia y la niebla hacen que las ondas de radio se dispersen.
Multitrayectorias: Si es posible, siempre es mejor alinear las antenas siguiendo la trayectoria visual
desde la antena emisora a la receptora.
La señal se puede reflejar haciendo que se reciban múltiples copias.
En casos extremos, no se recibirá la señal directa.
La señal directa se puede realzar o cancelar.
Refracción: Puede provocar la pérdida total o parcial de la señal en el receptor.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 99
Pérdida en el espacio libre
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 100
Otros problemas
Efecto del Calor
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 101
Enlace punto a punto por satélite
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 102
Multidifusión por satélite
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 103
Clasificación de la órbita de un
satélite
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 104
Equipos o Componentes activos de
Comunicación empelados en Redes
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 105
Equipos de interconexión LAN
Hubs (Repetidores)
Switches, Bridges (Conmutadores)
Routers (Enrutadores)
Gateways (Pasarelas)
Se pueden diferenciar por la capa del modelo OSI donde realizan la interconexión entre los elementos de las redes que conectan.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 106
Repetidor
Nodo A Nodo BEl repetidor conecta redes
de área local en la CAPA 1
(física) del modelo de
referencia OSI
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 107
¿Qué hace un repetidor?
El repetidor es el responsable de
Amplificar la señal para asegurar que la amplitud sea la correcta
Asegurar la fase de la señal (jitter)
Repetir las señales de un segmento a los otros segmentos conectados al repetidor
Dos segmentos conectados por un repetidor deben usar el mismo método de acceso a la comunicación.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 108
Concentrador 10BaseT
(Hub)
El concentrador 10BaseT es un repetidor.
Dos nodos no pueden comunicarse atravesando más de 4 hubs
Máximo 100 mts de longitud de segmento
Generalmente tienen un LED para mostrar el enlace (link).
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 109
Conexiones entre Hubs
Número
del Hilo
1
2
3
4
5
6
7
8
Señal que
Transporta
T+
T-
R+
No usado
No usado
R-
No usado
No usado
Hub 1
Hub 2
Cable Cruzado
T+ X R+ (1 con 3)
T- X R- (2 con 6)
R+ X T+ (3 con 1)
R- X T- (6 con 2)
Sólo a un hub debe
habilitársele el MDI-X
x
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 110
Switches (bridges)
Universidad Nacional de Colombia - 1999
Nodo A Nodo BEl switch/bridge conecta
segmentos físicos de red
de área local en la capa 2
para formar una red más
grande
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 111
¿Qué hace un switch (bridge)?
Los bridges y switches:
Analizan los frames que llegan, de acuerdo a la información que traiga el frame toman la decisión de cómo re-enviarlo (generalmente usan la MAC address) y envían el frame a su destino
No analizan la información de las capas superiores (pueden pasar rápidamente el tráfico de diferentes protocolos), pero pueden filtrar.
Extienden la red (más distancia) y separan dominios de colisión.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 112
Switch o Conmutadores
Dominios de Colisión
Hub
Switch
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 113
Diferencias entre switch y
bridge
Los switches son más rápidos porque conmutan en hardware, los bridges conmutan en software.
Los switches pueden soportar altas densidades de puertos
Algunos switches soportan conmutación cut-through que reduce los retardos de la red, en tanto que los bridges sólo soportan conmutación del tráfico store-and-forward.
Los switches proporcionan ancho de banda dedicado a cada segmento de red (menos colisiones)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 114
Switch o Conmutadores
Dominio de Colisión. La gran fortaleza del switch que trae como secuencia el manejo de toda la velocidad inter-red entre cada uno de sus puertos, es el manejo del dominio de colisión. A diferencia del concentrador que repite los paquetes a todos los puertos presentando un dominio de colisión muy alto, el switch sólo establece un bus entre el puerto del paquete de origen y el puerto del paquete destino, debido a esto, la colisión depende de la simultaneidad en la transmisión de estos dos puertos y no de los 6, 8, 12, 16, o 24 puertos de los hub.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 115
Tipos de bridges
Locales: conectan redes en la misma área
Remotos: conectan redes en diferentes áreas y generalmente utilizan enlaces de telecomunicaciones
MAC-Layer Bridges: interconectan redes homogéneas (802.3 con 802.3)
Mixed-Media Bridge: traduce entre diferentes protocolos de la capa 2 (802.3 con 802.5)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 116
Tipos de switches
Cut-through: Alta velocidad, puede re-enviar frames malos
Store-and-forward: Revisa el frame antes de enviarlo
FramengFree (Cut-Through modificado): Antes de enviar, espera que lleguen 64 bytes
ATM (Asynchronous Transfer Mode): transfiere celdas fijas, soportan voz, video y datos.
LAN: Interconecta múltiples segmentos LAN, separa dominios de colisión.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 117
Modem
MOdulador – DEModulador
Un módem es un dispositivo que sirve para modular y demodular (en amplitud, frecuencia, fase u otro sistema) una señal llamada portadora mediante otra señal de entrada llamada moduladora.
Con el objetivo de enviar un mensaje a equipos distantes usando una red WAN (publica o privada)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 118
Modem
Modem 1
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 119
Modem
1 732
14 16
4 5 6
20
8
22 2315 17 242118 25
13
19
Especificaciones mecánicas (ISO 2110) y funcionales.
Conector DB-25
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 120
Especificación de procedimientos
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 121
Enrutadores
Universidad Nacional de Colombia - 1999
Nodo A Nodo BEl enrutador conecta redes
lógicamente (capa 3).
Determina la siguiente red
para enviar un paquete a su
destino final.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 122
¿Qué hace un enrutador?
El enrutador
Conecta al menos dos redes y decide de que manera enviar cada paquete de información basado en el conocimiento del estado de las redes que interconecta y la dirección lógica.
Crea y/o mantiene una tabla de rutas disponibles junto con sus condiciones para determinar la mejor ruta para que un paquete alcance su destino
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 123
Otras actividades del enrutador
Puede filtrar paquetes por dirección lógica, número de protocolo.
Separa dominios de broadcast (subredes, VLAN’s,)
Interconecta redes WAN y LAN
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 124
Gateways
Nodo A Nodo B
El gateway mueve datos entre protocolos (capa 4 a la 7)
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 125
¿Qué es un gateway?
Un gateway es un punto de red que actúa como entrada a otra red. Está en varios contextos.
Nodos Host (clientes ó servidores) vs. Nodos gateway (routers: controla tráfico)
Los proxy server, los firewall y los servicios que permiten pasar correo de un sistema a otro (Internet -> Compuserve) son gateways en el sentido definido aquí.
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 126
FireWalls
Los Firewalls o Corta Fuegos son dispositivos de Red que permiten establecer filtros para permitir o denegar las comunicaciones o accesos entrantes y salientes a una Red con el fin de administrar la seguridad de la
misma.
FIREWALL “Cortafuegos”=
FIREWALL
La información solicitada al exterior es recuperada por el firewall y
después enviada al host que la requirió originalmente.
Funciones posibles del Firewall
Proxy
FIREWALL
La información solicitada al exterior es recuperada por el firewall y
después enviada al host que la requirió originalmente.
Funciones posibles del Firewall
Proxy
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 130
Lecturas Adicionales
Tanenbaum. Redes de Computadores. Capítulo 6 Seciones 6.4.2
Stallings Capítulos 3 y 4
Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 131
Material Empleado para elaborar la Clase
Structured Cabling System (SCS), http://www.iec.org/online/tutorials/scs/index.html
Presentación Firewall. Universidad de Buenos Aires del Firewall
Firewall Láminas del curso de Criptografía y Seguridad Informática de la Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires.