Evaluación de Redes - Informe Final

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Entorno Físico de una Red de Datos

Realizado por: Geovany Terán

Electrónica y Redes de Información

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1. INTRODUCCIÓN: Las redes de comunicaciones cumplen un papel fundamental en las diferentes empresas e

instituciones, permitiendo incrementar la productividad de las mismas gracias a la circulación

optimizada de la información. Ya que las redes de comunicaciones permiten la compartición de

recursos, servidores, acceso a internet, etc.

Una red de datos consiste en un medio de transmisión compartido y un conjunto de software y

hardware, para servir de interfaz entre dispositivos y el medio, regulando el orden de acceso al

mismo, lo que se desea lograr con estas redes es velocidades de transmisión de datos altas en

distancias relativamente cortas.

Al implementar una red LAN o WAN, varios conceptos claves se presentan por si mismos. Uno es la

elección del medio de transmisión, los cuales pueden ser par trenzado, coaxial, fibra óptica o

medios inalámbricos. Otro problema de diseño es como realizar el control de acceso, con un

medio compartido resulta necesario algún mecanismo para regular el acceso al medio de forma

eficiente y rápida. Los dos esquemas más comunes son CSMA/CD tipo Ethernet y anillo con paso

de testigo. El control de acceso al medio a su vez esta relacionado con la topología que adopte la

red, siendo las más usadas el anillo, la estrella y el bus.

De esta manera podemos decir que los aspectos tecnológicos principales que determinan la

naturaleza de una red de Datos son:

Topología

Medio de transmisión

Técnica de control de acceso al medio

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2. MARCO TEÓRICO 2.1 Topologías Las topologías usuales en LAN son bus, anillo y estrella. 2.1.1 Topología en bus: Se caracteriza por el uso de un medio multipunto. En la topología en

bus, todas las estaciones se encuentran directamente conectadas, a través de interfaces físicas apropiadas conocidas como tomas de conexión, a un medio de transmisión lineal o bus.

El funcionamiento full-duplex entre la estación y la toma de conexión permite la transmisión de datos a través del bus y la recepción de estos desde aquel. Una transmisión desde cualquier estación se propaga a través del medio en ambos sentidos y es recibida por el resto de las estaciones.

2.1.2 Topología en Estrella: En redes LAN con topología en estrella cada estación esta

directamente conectada a un modo central, generalmente a través de dos enlaces punto a punto, uno para transmisión y otro para recepción.

En general existen dos alternativas para el funcionamiento del nodo central. Una es el funcionamiento en modo de difusión, en el que la transmisión de la trama por parte de una estación se transmite sobre todos los enlaces de salida del nodo central. En este caso aunque la disposición física es una estrella, lógicamente funciona como un bus; una transmisión desde cualquier estación es recibida por el resto de las estaciones y solo puede transmitir una estación en un instante de tiempo dado.

2.1.3 Topología en anillo: En esta topología, la red consta de un conjunto de repetidores unidos por enlaces punto a punto formando un bucle cerrado. Los enlaces son unidireccionales, es decir, los datos se transmiten solo en un sentido de las agujas del reloj o en el contrario.

Como en el resto de las topologías los datos se transmiten en tramas. Una trama que circula por el anillo pasa por las demás estaciones de modo que la estación destino reconoce su dirección y copia la trama, mientras esta la atraviesa, en una memoria temporal local. La trama continua circulando hasta que alcanza de nuevo la estación origen donde es eliminada del nodo.

2.2 Medio de Transmisión – Cable UTP El cable de par trenzado es una forma de conexión en la que dos conductores son entrelazados para cancelar las interferencias electromagnéticas (IEM) de fuentes externas y la diafonía de los cables adyacentes. El entrelazado de los cables disminuye la interferencia debido a que el área de bucle entre los cables, la cual determina el acoplamiento magnético en la señal, es reducida. En la operación de balanceado de pares, los dos cables suelen llevar señales iguales y opuestas (modo diferencial), las

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable

http://es.wikipedia.org/wiki/Diafon%C3%ADa

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cuales son combinadas mediante sustracción en el destino. El ruido de los dos cables se cancela mutuamente en esta sustracción debido a que ambos cables están expuestos a IEM similares. La tasa de trenzado, usualmente definida en vueltas por metro, forma parte de las especificaciones de un tipo concreto de cable. Cuanto mayor es el número de vueltas, mayor es la atenuación de la diafonía. Donde los pares no están trenzados, como en la mayoría de conexiones telefónicas residenciales, un miembro del par puede estar más cercano a la fuente que el otro y, por tanto, expuesto a niveles ligeramente distintos de IEM. 2.2.1 Estructura del cable: Este tipo de cable, está formado por el conductor interno el cual está

aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de este aislante existe otra capa de aislante de polietileno la cual evita la corrosión del cable debido a que tiene una sustancia antioxidante.

Es importante aclarar que habitualmente este tipo de cable no se maneja por unidades, sino por pares y grupos de pares, paquete conocido como cable multipar. Todos los cables del multipar están trenzados entre sí con el objeto de mejorar la resistencia de todo el grupo hacia diferentes tipos de interferencia electromagnética externa. Por esta razón surge la necesidad de poder definir colores para los mismos que permitan al final de cada grupo de cables conocer qué cable va con cual otro. Los colores del aislante están normalizados a fin de su manipulación por grandes cantidades. Para Redes Locales los colores estandarizados son:

Naranja/Blanco - Naranja Verde/Blanco - Verde Blanco/Azul - Azul Blanco/Marrón – Marrón

Cuando ya están fabricados los cables unitariamente y aislados, se trenzan según el color que tenga cada uno. Los pares que se van formando se unen y forman subgrupos, estos se unen en grupos, los grupos dan lugar a superunidades, y la unión de superunidades forma el cable.

2.3 Tipos de cable par trenzado: 2.3.1 Cable de par trenzado apantallado (STP): En este tipo de cable, cada par va recubierto por

una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ohm. El nivel de protección del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es más costoso y requiere más instalación. La pantalla del STP, para que sea más eficaz, requiere una configuración de interconexión con tierra (dotada de continuidad hasta el terminal), con el STP se suele utilizar conectores RJ49. Es utilizado generalmente en las instalaciones de procesos de datos por su capacidad y sus

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Polietileno

http://es.wikipedia.org/wiki/Aislante

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:UTP_cable.jpg

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buenas características contra las radiaciones electromanéticas, pero el inconveniente es que es un cable robusto, caro y difícil de instalar.

2.3.2 Cable de par trenzado con pantalla global (FTP): En este tipo de cable como en el UTP, sus

pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica típica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas a las del UTP. Además, puede utilizar los mismos conectores RJ45. Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.

2.3.3 Cable par trenzado no apantallado (UTP): El cable par trenzado más simple y empleado,

sin ningún tipo de pantalla adicional y con una impedancia característica de 100 Ohmios. El conector más frecuente con el UTP es el RJ45, aunque también puede usarse otro (RJ11, DB25, DB11, etc.), dependiendo del adaptador de red.

Es sin duda el que hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo accesibilidad y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo, a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente.

2.4 CABLEADO ESTRUCTURADO Estándar EIA/TIA-568B Pretende definir los requerimientos mínimos que soportarán un ambiente multiproducto y multiproveedor. Fueron desarrollados para permitir la planificación e instalación de LAN’ssin conocer específicamente que equipamientos serían instalados. En particular, las definiciones asociadas a los parámetros técnicos de las redes son ampliamente usadas. Los estándares de la EIA/TIA se basan en 5 elementos claves:

Cableado Horizontal Estándar EIA/TIA-568B –Cableado Horizontal Medio físico que va desde el conector de redes del muro a panel de conexiones. Incluye el medio que va por los conductores horizontales. La norma indica, por ejemplo, que deben ir dos cables por punto de red: uno para voz y otro para datos. El de voz debe ser UTP de cuatro pares. El de datos puede ser de cualquiera de los vistos anteriormente.

Armarios de telecomunicaciones

Cableado para troncales(backbone)

Salas de equipos

Áreas de trabajo

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Análisis de cableado Una vez instalado todo, es necesario verificar que tan buena es la conectividad entregada por el medio instalado. Para tener una buena instalación, no sólo se necesita materiales de buena calidad, sino además seguir las normas que aseguran ciertos niveles de rendimiento mínimo. Para verificar una instalación, se deben seguir los siguientes pasos:

Dividir el sistema en unidades funcionales.

Registrar cualquier síntoma.

En base a los síntomas, determinar cuál es el elemento más susceptible a fallas.

Sustituir o realizar pruebas adicionales para confirmar el elemento fallido.

Si no se logra una confirmación, seguir con otro candidato.

Si no se puede reparar el elemento fallido, reemplazarlo. La IEEE y EIA/TIA han establecido estándares que permite evaluar si una red está operando a un nivel aceptable después de la instalación. Si una red pasa el testy se certifica que cumple los estándares, se puede definir un nivel operacional inicial que sirve como base. Tener esas mediciones es importante porque éstas no son necesarias sólo al inicio, sino que deben ser realizadas periódicamente para asegurar el funcionamiento óptimo todo el tiempo. Mediante la comparación de las diversas mediciones se puede tener noción de la evolución en el tiempo (y tomar medidas en caso de deterioro). Como toda infraestructura física, está sujeta a deterioro, al clima y otros factores, además de requerir prácticas de manutención.

Testers de Cable Existen aparatos que se utilizan para verificar que una infraestructura opera según los estándares. Los testersde cables permiten medir la capacidad general de un cable. Esto incluye determinar:

- Largo del cable - Ubicar malas conecciones - Medir la atenuación de la señal - Detectar crosstalkcerca de las puntas - Detectar pares cortados - Realizar verificaciones de nivel de ruido - Rastrear cables detrás de los muros.

Es importante medir la distancia del cable, pues afecta la habilidad de los dispositivos en la red para compartir el medio, y además por la atenuación de señal. 2.5 Control de acceso al medio Todas las LAN constan de un conjunto de dispositivos que deben compartir la capacidad de transmisión de la red, de manera que se requiere algún método de control de acceso al medio con

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objeto de hacer un uso eficiente de esta capacidad. Esta es la función del protocolo de control de acceso al medio (MAC). Los parámetros clave en cualquier técnica de control de acceso al medio son donde y como. Donde se refiere a si el control se realiza en forma centralizada o distribuida. En un esquema centralizado se diseña un controlador con la autoridad para conceder el acceso a la red. En una red descentralizada, las estaciones realizan conjuntamente la función de control de acceso al medio para determinar dinámicamente el orden en que transmitirán. El segundo parámetro Como viene impuesto por la topología y es un compromiso entre factores tales como el costo, prestaciones y complejidad. En general se pueden clasificar a las técnicas de control de acceso como sincronías o asíncronas. Con las técnicas sincronías se dedica una capacidad dada a la conexión, estas técnicas no son optimas para redes LAN dado que las necesidades de las estaciones son imprescindibles. Es preferible por lo tanto tener la posibilidad de reservar capacidad de forma asíncrona (dinámica) más o menos en respuesta a solicitudes inmediatas. La aproximación asíncrona se puede subdividir en tres categorías: rotación circular, reserva y competición (contención). Con la rotación circular (token passing) a cada estación se le da la oportunidad de transmitir, ante lo que la estación puede declinar la proposición o puede transmitir sujeta a un límite. En cualquier caso cuando termina debe ceder el turno de transmisión a la siguiente estación. Con las técnicas de contención no se realiza un control para determinar de quien es el turno, si no que todas compiten por acceder al medio, esta es una técnica apropiada para el tráfico a ráfagas. 2.6 Ethernet Conmutada: Los conmutadores agregan capacidad y velocidad a la red. Este tipo de red LAN utiliza estos dispositivos para resolver los problemas que afectan a Ethernet y sus desventajas. Las ventajas de la conmutación varían de red en red. Añadir un conmutador por vez primera tiene implicaciones diferentes al simple aumento del número de puertos instalados. La comprensión de los patrones de tráfico es muy importante para la conmutación - la meta es eliminar (o filtrar) tanto tráfico como sea posible. Un conmutador instalado en una situación donde remite casi todo el tráfico que recibe ayudará mucho menos que uno que filtre la mayor parte del tráfico. Las redes que no están congestionadas pueden ser degradadas al añadir conmutadores. Los retardos del procesador de paquetes, las limitaciones de memoria del conmutador, y las retransmisiones resultantes, reducen las prestaciones si lo comparamos con una alternativa basada en concentradores. Los tiempos de respuesta de la red (las prestaciones de la red visibles desde el punto de vista del usuario) sufren según se incrementa la carga de trabajo de la red, y bajo cargas pesadas los pequeños aumentos en tráfico del usuario a menudo tienen como consecuencia disminuciones significantes en las prestaciones. Esto es similar a la dinámica de las autopistas, en que como resultado de cargas crecen las prestaciones hasta cierto punto, a partir del cual los aumentos tienen como resultado el rápido deterioro de las prestaciones reales. En Ethernet, las colisiones

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aumentan según la red se sobrecarga, y ello provoca retransmisiones y aumentos en la carga que causa nuevas colisiones. La carga excesiva de la red resulta en un retraso considerable del tráfico. 2.6.1 Problemas afectan el desempeño de las redes Ethernet:

La naturaleza de broadcast para la entrega de la trama de datos de las LAN Ethernet/802.3

El método de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD)

Las aplicaciones multimedia con mayor demanda de ancho de banda La latencia normal de los dispositivos de capas 1, 2 y 3; y la agregada por los

repetidores La extensión de las redes Ethernet/802.3 con repetidores

2.6.2 Desventajas de las redes Ethernet:

El método de acceso CSMA/CD no garantiza un tiempo de respuesta determinístico. El desempeño de la red está en función del número de dispositivos que se conecten. El tráfico no debe exceder el 40% de utilización del ancho de banda. Existen colisiones No son determinísticas Son half-duplex Usa broadcast Su rendimiento baja al aumentar el número de usuarios

2.6.3 Congestión de la red: Según se van agregando usuarios a una red compartida o según las

aplicaciones requieren más datos, las prestaciones se deterioran. Esto es debido a que todos los usuarios en una red compartida entran en competencia por el bus Ethernet. Una red Ethernet de 10 Mbps. moderadamente cargada puede sostener una utilización del 35% y prestaciones en el entorno de 2.5 Mbps. después de considerar la carga del protocolo, tramos entre paquetes, y colisiones. Una red Fast Ethernet moderadamente cargada comparte 25 Mbps. de datos reales, en las mismas circunstancias. Con Ethernet y Fast Ethernet compartidos, la probabilidad de colisiones se incrementa según aumenta el número de nodos y/o el tráfico en el dominio de colisión compartido.

Ethernet de por si, es un medio de comunicación compartido, por lo que hay reglas para enviar los paquetes, evitar conflictos y proteger la integridad de los datos. Los nodos en una red Ethernet envían paquetes cuando ellos determinan que la red no está en uso. Es posible que dos nodos en situaciones diferentes pudieran intentar enviar datos al mismo tiempo. Cuando ambos PC's están transfiriendo un paquete al mismo tiempo a la red, se producirá una colisión. Ambos paquetes son retransmitidos y generando un problema de tráfico. Minimizar las colisiones es un elemento crucial en la planificación y funcionamiento de las redes. El incremento de las colisiones es a menudo el resultado de demasiados usuarios o demasiado tráfico en la red, lo que produce mucha disputa por el ancho de banda de la red. Esto puede disminuir las prestaciones de la red desde el punto de vista de los usuarios. La segmentación, que consiste en la división de la red en pedazos diferentes, unidos lógicamente mediante conmutadores o routers, reduce la congestión en una red saturada.

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La tasa de colisión mide el porcentaje de paquetes que provocan colisiones. Algunas colisiones son inevitables, algo menos del 10% es frecuente en redes funcionando adecuadamente. La tasa de utilización es otra estadística ampliamente usada para indicar la salud de una red. Una tasa de utilización por encima del 35% indicado anteriormente, pronostica problemas potenciales. La utilización del 35% es casi óptima, pero algunas redes experimentan tasas de utilización más altas o más bajas debido a factores como el tamaño del paquete y la desviación de los picos de carga.

Se dice que un conmutador trabaja a "velocidad del cable" (wire speed) si tiene bastante potencia de proceso para manejar la velocidad total que Ethernet permite para los tamaños de paquete mínimos. La mayoría de los conmutadores en el mercado están por delante de las capacidades de tráfico de la red y por tanto, soportan Ethernet a "velocidad del cable", es decir, 14.480 pps (paquetes por segundo).

Lo qué produce la congestión es:

Computadores más rápidos Las aplicaciones que hacen uso intensivo de la red Aplicaciones multimedia Aumento del número de usuarios de la red Aumento del tamaño de los archivos

Para aliviar la congestión:

Se necesita más ancho de banda usar con más eficiencia el ancho de banda disponible

2.6.4 Qué es un Conmutador: Los conmutadores ocupan el mismo lugar en la red que los

concentradores. A diferencia de los concentradores, los conmutadores examinan cada paquete y lo procesan en consecuencia en lugar de simplemente repetir la señal a todos los puertos. Los conmutadores trazan las direcciones Ethernet de los nodos que residen en cada segmento de la red y permiten sólo el tráfico necesario para atravesar el conmutador. Cuando un paquete es recibido por el conmutador, el conmutador examina las direcciones hardware (MAC) fuente y destino y las compara con una tabla de segmentos de la red y direcciones. Si los segmentos son iguales, el paquete se descarta ("se filtra"); si los segmentos son diferentes, entonces el paquete es "remitido" al segmento apropiado. Además, los conmutadores previenen la difusión de paquetes erróneos al no remitirlos.

El filtrado de paquetes, y la regeneración de paquetes remitidos permite a la tecnología de conmutación dividir una red en dominios de colisión separados. La regeneración de paquetes permite diseñar redes de mayores distancias y más nodos, y disminuyen drásticamente los ratios de colisión globales. En redes conmutadas, cada segmento es un dominio de colisión independiente. En redes compartidas todos los nodos residen en un sólo gran dominio de colisión compartido.

2.6.5 Estrategias de conmutación LAN: Existen al menos dos grandes tipos:

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Almacenamiento y envío (Store and Forward): Recibe toda la trama hasta verificar con

el FCS que aquella no tiene errores y luego retransmite. Es el más lento de los

métodos, introduce un retardo por latencia que depende del tamaño de la trama (64

a1518 bytes)

Fast switching o Corte (cut-through): Recibe los primeros 14 bytes de la trama hasta leer la

dirección MAC del destino y luego retransmite. Es el más rápido de los

métodos de conmutación

o Libre de fragmentos (Fragment free): Recibe los primeros 64 bytes y verifica

que no haya habido colisiones antes de retransmitir. Introduce una latencia o

retardo medio correspondiente a 64 bytes.

2.7 Switches y Routers 2.7.1 Especificaciones del Switch: Un switch es un dispositivo de propósito especial diseñado

para resolver problemas de rendimiento en la red, debido a anchos de banda pequeños y embotellamientos. El switch puede agregar mayor ancho de banda, acelerar la salida de paquetes, reducir tiempo de espera y bajar el costo por puerto. Opera en la capa 2 del modelo OSI y reenvía los paquetes en base a la dirección MAC. El switch segmenta económicamente la red dentro de pequeños dominios de colisiones, obteniendo un alto porcentaje de ancho de banda para cada estación final. No están diseñados con el propósito principal de un control íntimo sobre la red o como la fuente última de seguridad, redundancia o manejo. Al segmentar la red en pequeños dominios de colisión, reduce o casi elimina que cada estación compita por el medio, dando a cada una de ellas un ancho de banda comparativamente mayor.

2.7.2 Especificaciones del Router: Un ruteador (router) es un dispositivo de propósito general

diseñado para segmentar la red, con la idea de limitar tráfico de brodcast y proporcionar seguridad, control y redundancia entre dominios individuales de brodcast, también puede dar servicio de firewall y un acceso económico a una WAN. El ruteador opera en la capa 3 del modelo OSI y tiene más facilidades de software que un switch. Al funcionar en una capa mayor que la del switch, el ruteador distingue entre los diferentes protocolos de red, tales como IP, IPX, AppleTalk o DECnet. Esto le permite hacer una decisión más inteligente que al switch, al momento de reenviar los paquetes. El ruteador realiza dos funciones básicas: El ruteador es responsable de crear y mantener tablas de ruteo para cada capa de

protocolo de red, estas tablas son creadas ya sea estáticamente o dinámicamente. De esta manera el ruteador extrae de la capa de red la dirección destino y realiza una

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decisión de envío basado sobre el contenido de la especificación del protocolo en la tabla de ruteo.

La inteligencia de un ruteador permite seleccionar la mejor ruta, basándose sobre diversos factores, más que por la dirección MAC destino. Estos factores pueden incluir la cuenta de saltos, velocidad de la línea, costo de transmisión, retraso y condiciones de tráfico. La desventaja es que el proceso adicional de procesado de frames (tramas) por un ruteador puede incrementar el tiempo de espera o reducir el desempeño del ruteador cuando se compara con una simple arquitectura de switch.

2.7.3 Donde usar Switch: Uno de los principales factores que determinan el éxito del diseño de

una red, es la habilidad de la red para proporcionar una satisfactoria interacción entre cliente/servidor, pues los usuarios juzgan la red por la rapidez de obtener un prompt y la confiabilidad del servicio. Hay diversos factores que involucran el incremento de ancho de banda en una LAN: El elevado incremento de nodos en la red. El continuo desarrollo de procesadores más rápidos y poderosos en estaciones de

trabajo y servidores. La necesidad inmediata de un nuevo tipo de ancho de banda para aplicaciones

intensivas cliente/servidor. Cultivar la tendencia hacia el desarrollo de granjas centralizadas de servidores para

facilitar la administración y reducir el número total de servidores. La regla tradicional 80/20 del diseño de redes, donde el 80% del tráfico en una LAN permanece local, se invierte con el uso del switch. Los switches resuelven los problemas de anchos de banda al segmentar un dominio de colisiones de una LAN, en pequeños dominios de colisiones.

2.7.4 Donde usar un ruteador: Las funciones primarias de un ruteador son: Segmentar la red dentro de dominios individuales de brodcast. Suministrar un envío inteligente de paquetes. Soportar rutas redundantes en la red.

Aislar el tráfico de la red ayuda a diagnosticar problemas, puesto que cada puerto del ruteador es una subred separada, el tráfico de los brodcast no pasaran a través del ruteador. Otros importantes beneficios del ruteador son:

Proporcionar seguridad a través de sofisticados filtros de paquetes, en ambiente LAN y

WAN. Consolidar el legado de las redes de mainframe IBM, con redes basadas en PCs a

través del uso de Data Link Switching (DLSw).

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Permitir diseñar redes jerárquicas, que deleguen autoridad y puedan forzar el manejo local de regiones separadas de redes internas.

Integrar diferentes tecnologías de enlace de datos, tales como Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI y ATM.

2.7.5 Segmentación de la red: Probablemente el área de mayor confusión sobre switch y

ruteador, es su habilidad para segmentar la red y operar en diferentes capas del modelo OSI, permitiendo así, un tipo único de diseño de segmentación.

2.7.6 Segmentando LANs con Switch: Podemos definir una LAN como un dominio de colisiones,

donde el switch esta diseñado para segmentar estos dominios en dominios más pequeños. Puede ser ventajoso, pues reduce el número de estaciones a competir por el medio.

2.7.7 Segmentando Subredes con Ruteadores: Una subred es un puente o un switch compuesto

de dominios de broadcast con dominios individuales de colisión. Un ruteador esta diseñado para interconectar y definir los limites de los dominios de broadcast.

2.7.8 Seleccionando un Switch o un Ruteador para Segmentar: Al trabajar un ruteador en la capa 3 del modelo OSI, puede también ejecutar funciones de la capa 2, es decir el ruteador crea dominios de broadcast y de colisiones separados en cada interface. Esto significa que tanto el switch como el ruteador pueden usarse para segmentar una LAN y adicionar ancho de banda. Entonces, la selección más óptima para el diseño de la red

Si la aplicación requiere soporte para rutas redundantes, envío inteligente de paquetes

o accesar la WAN, se debe seleccionar un ruteador. Si la aplicación sólo requiere incrementar ancho de banda para descongestionar el

tráfico, un switch probablemente es la mejor selección. Dentro de un ambiente de grupos de trabajo, el costo interviene en la decisión de instalar un switch o un ruteador y como el switch es de propósito general tiene un bajo costo por puerto en comparación con el ruteador. Además el diseño de la red determina cuales son otros requerimientos (redundancia, seguridad o limitar el tráfico de broadcast) que justifique el gasto extra y la complejidad de instalar un ruteador dentro de dicho ambiente.

2.7.9 Sumario: Antes de seleccionar entre switch y ruteador, los diseñadores de red deben

comprender como combinar estas tecnologías para construir eficientes redes escalables. Un administrador de red será extremadamente escéptico de cualquier vendedor que sugiera una solución de alta funcionalidad que pueda ser construida usando sólo tecnología de switch o de ruteador. Los switches y ruteadores son tecnologías complementarias que permiten a las redes escalar a tamaños mucho más allá de lo que se puede lograr usando sólo alguna de estas tecnologías. El ruteo proporciona un número de llaves de capacidad que no ofrece un switch, tal como control de broadcast, redundancia, control de protocolos y acceso a

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WAN. Cuando ATM es eventualmente implementado en el backbone, el ruteo será un requerimiento tecnológico para comunicarse entre VLANs.

2.8 Switches de 3 Capas Switching IP de nivel 3 OSI es equivalente al enrutado TCP/IP. En esta capa encontramos el protocolo IP, y es la encargada del enrutamiento y de dirigir los paquetes IP de una red a otra. Normalmente los “routers” se encuentran en esta capa. El protocolo ARP (Address Resolution Protocol) es el que se utiliza para asignar direcciones IP a direcciones MAC. La función router es incluida en el hardware de los switches. De esta forma se consigue una enorme mejora en el rendimiento comparando un switch operando a nivel 3 y esta misma función realizada por un router normal. Un switch de nivel 3 puede trabajar a más de 10 veces la velocidad de un router tradicional. Este tipo de switches integran routing y switching para producir altas velocidades (medidas en millones de paquetes por segundo). Esta es una tecnología nueva (Lippis, 1997) a los cuales los vendedores se refieren muchas veces como: Netflow, tag switching (Packet, 1998), Fast IP (3Com, 1997), etc. La conmutación de paquetes es la parte más simple de las operaciones que realiza un switch de capa 3. La única diferencia entre la operación de conmutación de un router y un switch de capa 3 es la implementación física. En routers de uso general, la conmutación se realiza mediante micropocresadores, mientras que con un switch de capa 3 lo realizan usando una aplicación especifica en un circuito integrado (ASIC). La integración mixta de puertos 10/100 y Gigabit proporcionan la posibilidad de conectar las estaciones directamente a la red principal. Los switch nivel 3 (Layer 3) permitirán controlar múltiples redes de forma simultánea eliminando la necesidad de la incorporación de routers con sus latencias implícitas de suministro de datos. 2.8.1 Características principales:

Compatible con IEEE802.3z, 1000Base-SX y IEEE 802.3ab, 1000Base-T Standard. Ancho de banda mejorado para incrementar el volumen de datos y mejorar la respuesta

en las situaciones de cuellos de botella. Capacidad Full-duplex que aporta la duplicación en la tasa de transferencia de datos. Compatible con entornos Ethernet y Fast Ethernet. Avanzadas funciones de gestión para implementación de VLAN, Port Trunking, Spanning

Tree, etc. 2.9 Modelo Jerárquico Se requiere un diseño estructurado de la red tomando en cuenta como base que el diseño sea escalable y con tecnología moderna, que consiga un alto rendimiento y calidad de servicio, permitiendo un manejo integrado de los componentes que conforman la red. Para esto se considera un modelo de conmutación multicapas que consiste en la segmentación de la empresa en varios bloques, cada uno de los cuales representan un edificio de ésta,

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interconectándose mediante un backbone. Se utilizara el siguiente modelo de capas para la red de la empresa. Como ventaja de este tipo de diseño es la escalabilidad, esto significa que nuevos edificios y grupos de servidores pueden ser añadidos fácilmente y sin necesidad de cambiar el diseño. Además éste diseño toma ventaja de muchos servicios de capa 3 incluyendo segmentación y recuperación ante fallas graves; al igual que simplifica el diseño de la red, su implementación y manejo; facilita la migración de la red en el avance de la tecnología en cualquiera de sus capas. 2.9.1 Capa de Core: La capa del núcleo o Core se encarga de dirigir el tráfico lo más

rápidamente posible hacia los servicios apropiados. Normalmente el tráfico transportado se dirige o proviene de servicios comunes a todos los usuarios. Estos servicios se conocen como servicios globales o corporativos. Algunos de esos servicios pueden ser: e-mail, acceso a Internet o video conferencia.

2.9.2 Switch de core: Es el punto centralizado de toda nuestra red, debe manejar varios puertos

y realizar la conmutación necesaria hacia y desde las diferentes subredes en las que se dividirá la red. Se requiere entonces un equipo que maneje alta velocidad de conmutación y memoria. Además de manejar diversas tecnologías que faciliten el monitoreo y administración de nuestra red. Se manejará switch de core como punto central de toda la red, uno a nivel de toda la empresa que recoja el tráfico de cada uno de los edificios.

2.9.3 Capa de Distribución: La capa de distribución marca el punto medio entre la capa de

acceso y los servicios principales de la red. La función primordial de esta capa es realizar funciones tales como enrutamiento, filtrado y acceso a la red publica.

En la capa de distribución abarca una gran diversidad de funciones, de las que figuran las siguientes :

Servir como punto de concentración para acceder a los dispositivos de capa de acceso. Enlutar el tráfico para proporcionar acceso a los departamentos o grupos de trabajo. Segmentar la red en múltiples dominios de difusión. Proporcionar servicios de seguridad y filtrado.

CAPA DE ACCESO

Acceso a grupos de trabajos

locales y remotos

CAPA DE DISTRIBUCIÓN

Conectividad basada en políticas

CAPA DE CORE

Switching de alta velocidad

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La capa de distribución está constituida por dispositivos de conmutación y router, para segmentar los dominios de colisión y mantener los dominios de broadcast dentro de cada edificio, sin permitir que este sature el backbone de la red. Para tal efecto, es necesaria la utilización de dispositivos de capa 3. En esta capa se empleara la infraestructura y equipos existentes cuyas especificaciones se revisaran posteriormente. La funcionalidad de capa 2 proporciona un punto central de conexión para todos los conmutadores de acceso a la red en cada uno de los edificios dados por un switch.

2.9.4 Switch de distribución: Requiere una alta capacidad de memoria y velocidad de

conmutación aunque con tasas menores en los dos requerimientos con relación al switch de core y con funcionalidades limitadas en comparación a éste. Se utilizará para recoger el tráfico de cada uno de los pisos de un edificio.

2.9.5 Capa de Acceso: Conecta directamente al usuario con la red los únicos dispositivos d la red

mas allá de la capa de acceso pueden ser teléfonos IP, puntos de acceso inalámbricos u otros equipos en las instalaciones del cliente la conmutación de capa dos suele encontrarse aquí aunque los servicios de las capas tres y cuatro facilitados por conmutación inteligente se usan cada vez más los usuarios así como los recursos que estos necesitan con mas frecuencia están disponibles a nivel local.

2.9.6 Switch de acceso: Se manejarán a nivel de cada piso de los edificios, deberán proveer los

puertos necesarios para la conexión de los equipos mediante capacidades conforme al tráfico que manejan las estaciones y con capacidades de memoria normales además de funcionalidades básicas para un funcionamiento correcto de la red.

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3. OBJETIVO: Conocer el Entorno Físico de la Red de comunicación para la empresa MUTUALISTA IMBABURA que trabaja con topología física en estrella y una arquitectura IEEE802.3, en la cual cada departamento se considera un dominio de broadcast.

La red debe tener las mejores condiciones: eficiencia, confiabilidad, velocidad, fortaleza ante fallas, alto rendimiento, evitar caídas y saturación de la red. Y deberá cumplir satisfactoriamente con los requerimientos y demandas de la empresa.

Los usuarios deberán tener acceso a internet, para aplicaciones controladas de acuerdo con las políticas de la empresa.

Dada una dirección IP, hacer un nuevo direccionamiento para cada uno de los departamentos.

La red esta dimensionada considerando el crecimiento estimado de la empresa a unos 10 años.

4. APLICACIONES Y USO DE LA RED Se diseñó una infraestructura de red para proveer un sistema de comunicaciones que brinde soporte a aplicaciones de voz y datos para la empresa, tomando en cuenta la simultaneidad en la utilización de estas aplicaciones. El uso de las aplicaciones que brindan los servidores de la empresa en la red de comunicaciones depende de los requerimientos y necesidades de la empresa así como de cada uno de sus departamentos.

5. ANALISIS DE LOS REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA MUTUALISTA IMBABURA

2.1 Descripción General: Se desea de una infraestructura de red para proveer un sistema de comunicaciones que brinde soporte a aplicaciones de voz y datos para la empresa MUTUALISTA IMBABURA. La empresa, ubicada en Ibarra calle Fernando Oviedo y Simón Bolívar, cuenta con un edificio de 15 pisos, la cual esta conformada por los siguientes departamentos:

Gerencia General

Departamento de Administración

Departamento de Ingeniería

Departamento de Cobranzas

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Centro de Datos

Almacenes de Despacho La empresa dispone de los siguientes servidores:

2 Servidores de Datos

1 Servidor de Correo Electrónico

1 Servidor Web

1 Servidor de DNS

1 Servidor de DHCP

1 Servidor de Proxy para direcciones IP 2.2 Distribución de los Departamentos:

Gerencia General: Pisos 13,14,15

Departamento de Ingeniería: Piso 12

Departamento de Administración: Pisos 7, 8, 9, 10, 11

Departamento de Cobranzas: Pisos 4, 5, 6

Centro de Datos: Piso 3

Almacenes de Despacho: Pisos 1, 2 2.3 Características de los Departamentos:

Gerencia General: Piso 15: 15 PCs Piso 14: 15 PCs + 1 Impresora Piso 13: 15 PCs Un total de 45 PCs, donde habrá 15 PCs por piso, los cuales tendrán poco tráfico, poco uso de los servidores locales, pero una alta demanda del servidor de internet

Departamento de Ingeniería Piso 12: 30 PCs,

15 Work Stations para diseño gráfico 1 Servidor local para aplicaciones gráficas 2 Plotters 1 Impresora

En este departamento habrá un alto tráfico local, lo que quiere decir que se tendrá una alta demanda del servidor local, del plotter, y de la impresora. Pero la demanda de los servidores de la empresa será muy baja. Habrá una normal demanda del uso del servidor de internet.

Departamento de Administración Piso 7: 20 PCs + 1 Impresora

18

Piso 8: 20 PCs + 1 Impresora Piso 9: 20 PCs + 1 Impresora Piso 10: 20 PCs + 1 Impresora Piso 11: 20 PCs + 1 Impresora Éste departamento tendrá una alta demanda de todos los servidores de la empresa los servidores, lo cual implica que se tendrá alto trafico de tanto de los servidores de la empresa como del internet pero la concurrencia a este ultimo será menor al del departamento gerencia, porque el departamento de administración se encarga más de gestión local. Se ha visto necesario implementar una impresora por piso para uso local y para cumplir con las necesidades de éste departamento. En total se tendrá 100 PCs, 20 por piso, más 5 Impresoras, 1 por piso.

Departamento de cobranzas Piso 6: 6 PCs Piso 5: 7 PCs + 1 Impresora Piso 4: 7 PCs Éste departamento tiene un uso normal de la red, es decir tiene un trafico promedio, pero el uso del internet es mínimo. Se ve necesaria la implementación de una impresora en uno de los pisos para el uso local del departamento, el piso que se escogerá será el piso intermedio por una menor incomodidad para los demás pisos, no se implementa impresoras en cada piso por la poca cantidad de maquinas que en estos pisos se encuentran. Entonces tenemos 20 PCs en los tres pisos más una impresora en el 5° piso

Centro de Datos Piso 3: 35 PCs 1 Servidor local para manejo de Base de Datos El tráfico de este departamento será dirigido mas hacia el servidor local aunque también utilizara, aunque en menor proporción, los servidores de Base de Datos generales de la empresa, el uso del internet será casi nulo por la poca necesidad de este servicio para este departamento, pero de igual forma se calculara para un uso promedio.

Almacenes de Despacho

Piso 2: 7 PCs Piso 1: 7 PCs + 1 Impresora El tráfico de la red de este departamento no será muy alto, se considerará un tráfico promedio para cumplir con cualquier requerimiento especial. Entonces este departamento consta con 14 PCs más una impresora.

19

2.4 Total de Equipos a Tomar en cuenta:

Departamento PCs Work

Stations Recursos

Compartidos Total

Equipos Proyección

a Futuro

Gerencia General 45 0 1 46

Ingeniería 30 15 4 49

Administración 100 0 5 105

Cobranzas 20 0 1 21

Centro de Datos 35 0 1 36

Almacenes de Despacho 14 0 1 15

TOTAL 244 15 13 272

6. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED 6.1 Cálculo de la Capacidad del Internet: Para éste calculo se utilizaran las siguientes fórmulas: 𝑉𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑠𝑢𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑝á𝑔𝑖𝑛𝑎𝑠 × 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑉𝑒−𝑚𝑎𝑖𝑙 = 𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙 + 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙𝑠 𝛽 = #𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 × 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 𝑉𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 × 𝛽 + 𝑉𝑒−𝑚𝑎𝑖𝑙 × 𝛽 Donde se establecerá como el tamaño promedio de las páginas a visualizar en 60kBytes, tamaño estadístico suficiente para soportar páginas básicas con texto, imágenes y aplicaciones multimedia livianas. El tamaño de descarga de información por hora variara por departamento, pero para satisfacer cualquier necesidad especial que se requiera se establece en el valor máximo de 2048kBytes. El tamaño de los correos electrónicos recibidos por la empresa se establecerá en un máximo de 512kBytes que estadísticamente es un valor común para el tamaño de e-mails.

Gerencia General: Se establece que este departamento revisará un promedio de 10 páginas por hora, por cada PC del departamento, esto se debe dado que los requerimientos de la empresa así lo requieren, tomando en cuenta que se tiene un alto tráfico del internet.

𝑉𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 =10 𝑝á𝑔𝑖𝑛𝑎𝑠 × 60𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 × 8 𝑏𝑖𝑡𝑠/𝐵𝑦𝑡𝑒

1 ℎ𝑜𝑟𝑎 × 3600 𝑠𝑒𝑔/ℎ𝑜𝑟𝑎+

2048𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 × 8 𝑏𝑖𝑡𝑠/𝐵𝑦𝑡𝑒

1 ℎ𝑜𝑟𝑎 × 3600 𝑠𝑒𝑔/ℎ𝑜𝑟𝑎

20

𝑉𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 5,88𝑘𝑏𝑝𝑠

Para el cálculo de la velocidad necesaria para e-mails se toma en cuenta de nuevo el alto uso de internet, así como el desempeño que esta área va a realizar; como se trata del área gerencial de la empresa se dispone de una gran cantidad de e-mails que se va a manejar en este sector. Por lo tanto, se establece un valor máximo de 5 emails por hora, para cumplir con cualquier demanda que este departamento requiera.

𝑉𝑒−𝑚𝑎𝑖𝑙 = 512𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 × 8𝑏𝑖𝑡𝑠/𝐵𝑦𝑡𝑒

𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙×

5 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙𝑠

ℎ𝑜𝑟𝑎 × 3600 𝑠𝑒𝑔/ℎ𝑜𝑟𝑎= 5,68𝑘𝑏𝑝𝑠

Por el tipo de trabajo que este departamento desempeña se establece un alto grado de simultaneidad estimándose éste en un 75%, para cubrir con cualquier necesidad que la gerencia requiera. Entonces tenemos:

𝛽 = 45 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 × 0.75 = 33,75 Entonces la capacidad necesaria que la Gerencia General requiere es: 𝐶𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 5,88 𝑘𝑏𝑝𝑠 × 33.75 + 5,68 × 33,75 = 390,15𝑘𝑏𝑝𝑠

Departamento de Ingeniería: Dado el hecho de que este departamento tendrá mayor tráfico en los servidores locales no se necesita mucho del uso de internet y un regular uso de e-mails se establecerá los siguientes datos: #páginas/hora = 2 #e-mails/hora = 1 Grado de simultaneidad = 10% El grado de descarga en este caso se reducirá a 512kBytes

𝑉𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 2 𝑝á𝑔𝑖𝑛𝑎𝑠 × 60𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 × 8𝑏𝑖𝑡𝑠/𝐵𝑦𝑡𝑒

3600 𝑠𝑒𝑔+


3600 𝑠𝑒𝑔


𝑉𝑒−𝑚𝑎𝑖𝑙 = 512𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 × 8

𝑏𝑖𝑡𝑠𝐵𝑦𝑡𝑒 × 1 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙

3600 𝑠𝑒𝑔= 1,13𝑘𝑏𝑝𝑠

𝛽 = 30 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 × 0,1 = 3

𝐶𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 3 × 1,4𝑘𝑏𝑝𝑠 + 3 × 1,13𝑘𝑏𝑝𝑠 = 7,59𝑘𝑏𝑝𝑠

21

Departamento de Administración: Por necesidad del departamento se establece un promedio de 3 páginas por hora que se visitará por PC y recibirá 3 e-mails por hora. El grado de simultaneidad se establece en el 40% dado el hecho que el mayor tráfico tendrá en la red local. Por lo tanto:


3600 𝑠𝑒𝑔+


3600 𝑠𝑒𝑔

𝑉𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 4.95𝑘𝑏𝑝𝑠


𝑏𝑖𝑡𝑠𝐵𝑦𝑡𝑒

× 3 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙

3600 𝑠𝑒𝑔= 3,41𝑘𝑏𝑝𝑠

𝛽 = 100 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 × 0,4 = 40


Departamento de cobranzas: En este departamento la tasa de utilización del internet será baja, el mayor tráfico a considerar será el que tendremos en el uso del correo electrónico pues esta será una de las principales formas de contacto con los clientes. #páginas/hora = 1 #e-mails/hora = 4 Grado de simultaneidad = 20% El grado de descarga en este caso se designara 512kBytes debido a que una parte de esta lo utilizaremos en telefonía IP y además buscamos dar una performance alta al ingreso en el internet.


3600 𝑠𝑒𝑔+


3600 𝑠𝑒𝑔




3600 𝑠𝑒𝑔= 4.55𝑘𝑏𝑝𝑠



Centro de Datos:

22

El uso de internet será mínimo en esta área, su tráfico será dirigido especialmente hacia el servidor local y al uso de la red de la empresa. Por lo tanto se establece los siguientes valores de uso del internet: #páginas/hora = 1 #e-mails/hora = 2 La necesidad de descarga será mínima por trabajo que se realiza en esta área por lo cual se estima a 512kbps, siendo esto suficiente para cualquier necesidad extra que se requiera. El grado de simultaneidad se establecerá en un 20% por las razones antes mencionadas


3600 𝑠𝑒𝑔+


3600 𝑠𝑒𝑔



𝑏𝑖𝑡𝑠𝐵𝑦𝑡𝑒

× 2 𝑒𝑚𝑎𝑖𝑙

3600 𝑠𝑒𝑔= 2,27𝑘𝑏𝑝𝑠



Almacenes de despacho: En este departamento o área de nuestro edificio el tráfico de internet será bajo pues no necesitamos que tengan una amplia salida al internet, es por eso que asumimos los siguientes datos para nuestro calculo. #páginas/hora = 1 #e-mails/hora = 2 Grado de simultaneidad = 10% El grado de descarga para este caso se designara 128kBytes debido los almacenes de despacho estarán limitados a la entrega de productos dispuestos por el departamento de ventas y no necesitaran un amplio ancho de banda. De las características y designaciones antes dadas se calcula:


3600 𝑠𝑒𝑔+


3600 𝑠𝑒𝑔




3600 𝑠𝑒𝑔= 2,27𝑘𝑏𝑝𝑠

23

𝛽 = 14 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 × 0,1 = 1,4

𝐶𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 = 1,4 × 1,27𝑘𝑏𝑝𝑠 + 1,4 × 2,27𝑘𝑏𝑝𝑠 = 4,95𝑘𝑏𝑝𝑠

Capacidad Total La suma total del tráfico de Internet de cada departamento de nuestra empresa es 785, 5 Kbps que determina el valor de ancho de banda requerido del distribuidor ISP de la empresa.

Departamento Tasa de Tráfico(𝒌𝒃𝒑𝒔)

Gerencia General 390,15

Departamento de Ingeniería 7,59

Administración 334,4

Ventas 23,28

Centro de Datos 24,7

Almacenes de Despacho 4,5

Tasa Total 785,5

Al haber obtenido la suma total, establecemos que se contratará un ISP de 1 Mbps el cual sustentará con satisfacción nuestros requerimientos, además proveerá una expansión a futuro y soporte a voz IP, la cual no fue dimensionada en el estudio antes realizado. 6.2 Capacidad de la Red: Se va a utilizar tres tipos de switches, de acceso, de distribución y de núcleo. Cada departamento tendrá su switch o switches de acceso, dependiendo del número de máquinas, estos switches estarán conectados al switch de distribución, el cual realizará la segmentación de broadcast para cada departamento, por lo tanto este switch manejará capa tres al igual que necesitará una mayor velocidad, se ha escogido un switch de capa tres por la necesidad de adaptación de velocidad y segmentación de broadcast por el hecho que el tráfico hacia el switch de núcleo será mayor, y se necesita incrementar la velocidad. Los servidores serán manejados por otra subred. Se ha escogido switches que manejen 10 Mbps y 100 Mbps, especialmente en departamentos en los que el tráfico local es mayor. Como switch de distribución se utilizará dispositivos que usen 100 Mbps y 1000 Mbps, estimando que el grado de simultaneidad total del uso de los servidores será alto, por lo tanto necesitaremos una capacidad de transmisión de 1000 Mbps para el switch de núcleo, en donde se encontrarán todos los servidores generales de la empresa, incluyendo en estos el servidor de Internet:

Servidores de Datos

Servidor de Correo Electrónico

Servidor Web

Servidor DNS

24

Servidor DHCP

Servidor de Proxy

7. DIRECCIONAMIENTO DE LA RED Es necesario que se contraten 2 direcciones IP públicas.

196.180.10.0/24 de 1Mb

196.180.11.0/24 de 1Mb Es necesario hacer esta solicitud debido al tráfico que se encuentra al menos bien definido por un tiempo prolongado en todos los departamentos, con excepción del departamento de Administración, el cual ya de por sí consta de una numerosa cantidad de máquinas y mayor posibilidad de expansión de la Red por eso se definieron las direcciones de la siguiente manera: Con la dirección: 196.180.10.0/24

Subred 1: Subred de la Gerencia General

Dirección IP Utilización en la Subred

196.180.10.0/26 Dirección de la Subred 1

196.180.10.1/26 Dirección reservada para gateway

196.180.10.2/26 – 196.180.10.46/26 Direcciones para los 45 PC del Departamento

196.180.10.47/26 – 196.180.10.62/26 Direcciones para posible expansión

196.180.10.63/26 Dirección de Broadcast de la subred

Subred 2: Subred de Departamento de Ingeniería




196.180.10.66/26 Dirección servidor de aplicaciones gráficas

196.180.10.67/26 – 196.180.10.111/26 Direcciones para 30 PC y 15 Work Station del Departamento

196.180.10.112/26 - 196.180.10.123/26 Direcciones para posible expansión

196.180.10.124/26 - 196.180.10.125/26 Dirección de 2 Plotters

196.180.10.126/26 Dirección de una impresora

196.180.10.127/26 Dirección de Broadcast de la subred

Subred 3: Subred de Centro de Datos y Almacenes de Despacho




196.180.10.130/26 Dirección de servidor local (Base de Datos)

196.180.10.131/26 – 196.180.10.179/26 Dirección para 49 PC del Departamento

25

196.180.10.180/26 – 196.180.10.190/26 Dirección para posible expansión

196.180.10.191/26 Dirección de broadcast de la subred

Subred 4: Subred del Departamento de Ventas




196.180.10.194/27 – 196.180.10.213/27 Direcciones para 20 PC del Departamento


196.180.10.223/27 Dirección de Broadcast de la Subred

Subred 5: Subred de Servidores y Backbone



196.180.10.225/27 Dirección del Switch Backbone

196.180.10.226/27 Dirección del Switch Distribución

196.180.10.227/27 Dirección del Sw. G. General

196.180.10.228/27 Dirección del Sw. Dep. Ingeniería

196.180.10.229/27 Dirección del Sw. Dep. Administración

196.180.10.230/27 Dirección del Sw. Dep. Cobranzas

196.180.10.231/27 Dirección del Sw. Datos y Almacenes

196.180.10.232/27 – 196.180.10.233 Dirección de 2 Servidores de Datos

196.180.10.234/27 Dirección Servidor de Correo Electrónico

196.180.10.235/27 Dirección Servidor WEB

196.180.10.236/27 Dirección Servidor DNS

196.180.10.237/27 Dirección Servidor DHCP

196.180.10.238/27 Dirección Servidor Proxy par dir. IP

196.180.10.239/27-196.180.10.254 Direcciones para posible expansión

196.180.10.255/27 Dirección de Broadcast de la Subred

Con la dirección: 196.180.11.0/24 Subred 6: Subred del Departamento de Administración.




196.180.11.2/25 – 196.180.11.101/25 Dirección de 100 PC del Departamento


196.180.11.127/25 Dirección de broadcast de la Subred

26

8. DISEÑO DE LA RED PASIVA

8.1 Diagrama Vertical

INTERNET

PISO 1

PISO 2

PISO 3

PISO 4

PISO 5

PISO 6

PISO 7

PISO 8

PISO 9

PISO 10

PISO 11

PISO 12

PISO 13

PISO 14

PISO 15

Acometida

y Equipos

Sw P1

(16P)

Sw P2

(16P)

Sw P3

(48P)

Sw P4

(16P)

Sw P5

(16P)

Sw P6

(16P)

Sw P7

(24P)

Sw P8

(24P)

Sw P9

(24P)

Sw P10

(24P)

Sw P11

(24P)

Sw P12 Imp.(8P)

Sw P12 WS (24P)

Sw P12 PC(48P)

Sw P13

(24P)

Sw P14

(24P)

Sw P15

(24P)

Servidores

Gerencia General

Dep. Ingeniería

Dep. Administración

Dep. Ventas

Datos y Almacenes

27

8.2 Dimensionamiento de los FACE PLATES

Cada piso tiene un diferente numero de puntos de Salida en la áreas de trabajo pero se ha decidido trabajar con las siguientes opciones de Face Plates dependiendo del Departamento y la disposición de las áreas de trabajo que en estas se encuentran.

Piso 1 # Áreas de trabajo: 5 Tipo de Face Plate: 1 Conector RJ-45 y 1 Conector RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 2 Piso 2

# Áreas de trabajo: 5 Tipo de Face Plate: 1 Conector RJ-45 y 1 Conector RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 2 Piso 3

# Áreas de trabajo: 4 Tipo de Face Plate: 2 Conector RJ-45 y 2 Conectores RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 2 Piso 4





# Áreas de trabajo: 10 Tipo de Face Plate: 1 Conector RJ-45 y 1 Conector RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 1

28

Piso 9 # Áreas de trabajo: 10 Tipo de Face Plate: 1 Conector RJ-45 y 1 Conector RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 1 Piso 10






# Áreas de trabajo: 7 Tipo de Face Plate: 2 Conector RJ-45 y 2 Conectores RJ-11 # Face Plate/Area trabajo: 1 8.3 Dimensionamiento del Sistema de Cableado Estructurado para servicios de voz y datos. 8.3.1 Cuarto de Acometida y Servidores

29

53 U

8 U S. Datos1

8 U S.Datos2

8 U S. Proxy

8 U S.DNS

8 U S.Web

53 U

2 UAlimentación

Eléctrica

8 U S. Mail

8 U S. DHCP

2 U Switch Backbone

4 U Router Acometida

2 U Panel Telefónico

2 UAlimentación

Eléctrica

1 U Estante

2 U

2 U

2 U Panel Conexión Datos

Racks de acometida

o Patch Cords Datos: 17 tipo RJ-45 o Patch Cords Telefónicos: 100 tipo RJ-11

8.3.2 Cuarto de Telecomunicaciones de Datos y Almacenes

31 U

8 U Servidor de Base de Datos

2 U Alimentación Eléctrica

2 U Panel de Conexión de Datos

2 U Switch Telefónico

2 U Patch Panel Telefónico

Rack de Dep. de

Datos y Almacenes

Piso 2

17 U

2 U Sw Piso3



2 U Panel Conexión Telefónico


Bastidor Piso 3

Bastidor Piso 1

2 U Sw Piso2

17 U

2 U Sw Piso1





Bastidor Piso 1


30

Rack del Dep. (Piso 2) o Patch Cords Datos: 14 tipo RJ-45 o Patch Cords Telefónicos: 5 tipo RJ-11

Bastidor Piso 3


8.3.3 Cuarto de Telecomunicaciones de Dep. Cobranzas

31 U





Rack de Dep. de

Ventas

Piso 5

17 U

2 U Sw Piso6





Bastidor Piso 6

Bastidor Piso 4

2 U Sw Piso5

17 U

2 U Sw Piso4





Bastidor Piso 4


Rack del Dep. (Piso 5)


Bastidor Piso 6


8.3.4 Cuarto de Telecomunicaciones de Dep. Administración

31

33 U


2 UPanel de Conexión

de Datos



Rack de Dep. de

Administración

Piso 9

20 U

2 U Sw Piso11





Bastidor Piso 11 Bastidor Piso 102 U Sw Piso9

20 U

2 U Sw Piso10





20 U

2 U Sw Piso8





Bastidor Piso 8 Bastidor Piso 7

20 U

2 U Sw Piso7





Bastidor Piso 7


Bastidor Piso 8




Bastidor Piso 10


Bastidor Piso 11


8.3.5 Cuarto de Telecomunicaciones de Dep. Ingeniería

32

44 U


2 U Sw P12 PC

2 U Panel de Conexión PC



Rack de Dep. de

Administración

Piso 9

2 U Sw P12 WS

2 U Panel de Conexión WS

2 U Sw P12 Imp

2 U Panel de Conexión Imp

8 U S. Apl. Gráficas



8.3.6 Cuarto de Telecomunicaciones de Dep. G. General

29 U





Rack de Dep. de

Gerencia General

Piso 14

20 U

2 U Sw Piso15





Bastidor Piso 15

Bastidor Piso 13

2 U Sw Piso 14

20 U

2 U Sw Piso13





Bastidor Piso 13



o Patch Cords Datos: 17 tipo RJ-45

33

o Patch Cords Telefónicos: 5 tipo RJ-11 Bastidor Piso 15


9. DETERMINACIÓN DE EQUIPOS 9.1 Equipos Propuestos

Modelo Marca

Office Connect 3Com

3Com 4500 26 port 3Com

3Com Office Connect 16 port 3Com

3Com 4500G 3Com

Router 7201 CISCO

DES 3550 48 port D-link

C2960 Catalyst CISCO 3Com Baseline 2024 3Com

Todas las características técnicas de los equipos y las proformas se encuentran en los anexos. 9.2 Características de los equipos escogidos Switch 3Com 4500G de 24 puertos 10/100/1000 capa 3

Se ha escogido al 3COM SWITCH 4500G de 24 puertos como el switch de Distribución. El 3Com Switch 4500G es un switch de capa 3, permite gran flexibilidad de velocidades a 10/100/1000 y 10 Giga bit. Ideal para pequeñas empresas que buscan obtener convergencia de servicios en una red segura. Beneficios del 3COM SWITCH 4500G Conectividad Gigabit administrable en capa 2 y capa 3 Switching en capa 2 con Ruteamiento en capa 3 dinámico, hace a este switch ideal para requerimientos de conectividad como Backbone. Adicionalmente hay cuatro puertos que pueden operar a 10/100/1000 Mbps o mediante un interfaz de fibra SPF proveyendo gran flexibilidad. Estos switch además se acomodan a cuatro extra enlaces de alta velocidad de 10 Giga bit, permitiendo una conexión al núcleo de la red o a servidores de alto rendimiento. Seguridad Características de seguridad de clase empresarial incluyen autenticación de red IEEE 802.1X, login a dispositivo de encriptación SSH/SSL, y control de acceso a listas, protegiendo aplicaciones críticas de negocios. Voice Ready Minimiza los costos y la complejidad añadiendo o moviendo teléfonos IP.

34

El switch detecta la presencia de teléfonos IP y asigna dinámicamente puertos de voz VLAN, permitiendo una configuración automatizada y priorización de tráfico de voz sobre IP (VoIP) Ruteamiento en Capa 3 Dinámico Ruteamiento en Capa 3 fácil de administrar, mejora el desempeño de la red y su seguridad. Soporte Robusto a IPv6 El 3COM Switch 4500G soporta la versión de IPv6, además de la versión IPv4. DGS-1016D 16P D-Link Este Switch se ha escogido para Backbone por las características que posee el equipo, las cuales satisfacen los requerimientos, además es robusto ante fallas, primordial para los servidores. El Switch D-Link DGS-1016D, un switch a la vez de sobremesa y enrackable con 16 puertos 10/100/1000Mbps que ofrece un elevado rendimiento en un dispositivo que nos permite ahorrar espacio y dinero. Otra característica en este switch es que todos los puertos negocian automáticamente el ajuste del modo MDI/MDIX (Up-Link), evitando la necesidad de crear cables de par cruzado. Estándares El Switch DGS-1016D es compatible con IEEE 802.3 10BASE-T, 802.3u 100BASE-TX, 802.3ab 1000BASE-T y 803.3x control de flujo. Este switch esta equipado para auto negociar velocidades a 10Mbps, 100Mbps y 1000Mbps. Control de flujo El Switch DGS-1016D, en modo Full-Dúplex, permite proteger a los usuarios frente a posibles pérdidas de datos durante la transmisión en la red. Cuando están conectados a una tarjeta LAN (en un servidor o PC) que soporte control de flujo, y cuando el buffer de datos está por llenarse, el switch envía una señal al PC indicando tal situación. Luego, el PC demora la transmisión hasta que el buffer se haya liberado y sea posible el envío de más información. Switch 3Com Office Connect de 8 puertos 10/100 Mbs

Este switch se ha escogido como swtch de acceso por que cumple las necesides del departamento para los equipos de impresión que requiere el departamento de ingeniería. Estos Switches están diseñados para oficinas que requieren un alto desempeño de la red para el intercambio de datos, imágenes y acceso a información en tiempo real. Estos Switches automáticamente encuentran la conexión más rápida de la red, ya que no tienen software para su configuración BENEFICIOS Conectividad de Red Óptima Conectividad Auto-speed-sensing 10/100Mbps, Permite una conexión de 10 y 100Mbps asegurando una velocidad efectiva óptima para aplicaciones y compatibilidad con equipos anteriores en la red. Comunicación full-duplex, aumentando el rendimiento de la red. Fácil de Usar,

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Auto MDI/MDIX en cada puerto, Elimina los problemas más comunes de cableado, ya sea un puerto conectado a un servidor, PC, otro switch o hub. LEDs en el panel frontal, Provee de una notificación inmediata del uso de la red, velocidad de puertos, actividad y modo de operación, sin requerir un conocimiento técnico. Plug and Play, Instalación simple, y no requiere de una configuración complicada. Operación silenciosa, Con el diseño de los ventiladores, se asegura un trabajo silencioso de los Switches. Switch 3Com Baseline 2024 24 puertos 10/100Mbps

Este switch de velocidad ultra rápida es idóneo para configuraciones de red que requieren un rendimiento Gigabit Ethernet asequible, pero que no necesitan sofisticadas capacidades de administración. Cada uno de los ocho puertos 10/100/1000 sin bloqueo se ajusta automáticamente a la velocidad de los dispositivos de la red que comunican a 1000, 100 ó 10 Mbps, por lo que el switch puede admitir diversos entornos de grupos de trabajo y tipos de equipos legacy. El switch está pre configurado para una rápida y fácil instalación usando cableado de cobre económico. Las características avanzadas tales como la priorización de tráfico IEEE 802.1 (2 colas de prioridad) y la detección de cable MDI/MDIX automática, junto con un diseño de gran solidez, lo convierten en un auténtico valor para el networking. Switch D-link DES-3550

CARACTERÍSTICAS El switch DES-3550 es la última innovación en switches que incorpora D-Link a su ya extensa familia de switches. Este equipo es un switch Layer 2, que entre sus principales características proporciona funcionalidades avanzadas (en L2/L3/L4) tales como Calidad de Servicio (QoS) y Clase de Servicios (CoS), ACL y Seguridad de acceso a la red, además de formar stack hasta un máximo de 32 unidades gracias a su tecnología SIM. El switch DES-3550 está diseñado especialmente para conexiones del tipo departamental y corporativo, combinando un alto nivel de prestaciones funcionales, gran flexibilidad y un completo soporte para administración, contando con 48 puertos 10/100Mbps y 2 puertos Gigabit Ethernet tipo combo, en las que pueden instalarse puertos Gigabit en fibra óptica. Gracias a la innovadora tecnología SIM de D-Link (Single IP Management), es posible la expansión escalable a través del apilamiento virtual de hasta 32 unidades logrando una densidad máxima de 1536 puertos 10/100Mbps y 64 puertos 1000Mbps, además de la gestión central de todos los equipos en el Stack Virtual a través de una única dirección IP. Facilidad para instalar distintos puertos para la conexión al Backbone (Gigabit en fibra óptica) de la red y con la opción de alimentación eléctrica redundante vía RPS, están disponibles en éste equipo.

Interface DES-3550

10/100BASE-TX Ports 48

36

Combo 10/100/1000BASE-T Ports/ SFP Slots

2

Auto-Negotiation of Network Speeds (RJ-45 Ports)

Sí

Auto-MDI/MDIX (RJ-45 Ports) Sí

RS-232 Console Port Sí

Desempeño

Switching Capacity 13.6Gbps

Maximum 64-Byte System Packet Forwarding Rate

10.1Mpps

MAC Address Table 8K

Packet Buffer Size 64MB

37

10. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE LA RED

38

11. CONCLUSIONES

La compatibilidad entre equipos es el parámetro principal para la selección de los equipos.

Un equipo caro no siempre es la mejor alternativa para cumplir los requerimientos que un problema de diseño presente.

La topología a utilizar es un parámetro determinante al momento de realizar el estudio de la red pues influirá en aspectos tales como selección de equipos, congestión y diseño de cableado.

Un switch de capa tres cumple los requerimientos necesarios de enrutamiento que se necesita y con la gran ventaja de que su costo es reducido en comparación a un router.

La distribución de direcciones IP ha sido realizada usando VLSM la cual es una gran herramienta para optimizar recursos y facilitar la administración de la red.

Para el presupuesto final a obtenerse no debemos solo orientarnos por el análisis de costo de equipos activos y pasivos, es necesario el análisis de precios unitarios de rubros tales como diseño, implementación y estudio.

Realizar el diseño de la red con fundamentos de diseño de cableado estructurado permiten garantizar una organización tal que faciliten crecimientos a futuro de nuevo sistemas de comunicación.

Para satisfacer los requerimientos de la empresa se tomo en cuenta un diseño que brinde los servicios de datos y voz que ayudara a un mejor desempeño a las actividades que ejecuta el personal de la empresa.

12. BIBLIOGRAFIA http://www.emagister.com/frame.cfm?id_centro=58571070052151576752556869654566&id

_curso=92776294747561097879126905783511&id_segmento=3&id_categ=283&url_frame=http://www.wikilearning.com/curso_de_routers_ruteadores_y_switches-wkc-3452.htm

“Diseño de una red inalambrica para interconectar la matriz de la empresa de video y audio

Systems Sony con sus sucursales”, Geovanny Rene Pazmiño Gomez

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Evaluación de Redes - Informe Final

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