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Fundamentos de Redes LI

Unidad VI Fundamentos de construcción de una LAN

6.1 Fundamentos.

Ahora que posee una buena comprensión del flujo de datos a través del modelo OSI, así como de los conceptos y tecnologías de las Capas 1 y 2, está listo para empezar a aprender cómo diseñar redes. El diseño de red toma en consideración varias tecnologías (por ej. token-ring, FDDI y Ethernet). Por ejemplo, se debe desarrollar una topología de LAN de Capa 1 y se debe determinar el tipo de cable y la topología física (cableado).



6.1 Fundamentos.

Ahora aprenderá cómo se deben diseñar y documentar las topologías físicas y lógicas de la red. También aprenderá cómo documentar tormentas de ideas, matrices de resolución de problemas y otras notas que se utilizan para tomar decisiones. Además, aprenderá cuáles son las especificaciones aplicables a los centros de cableado utilizados en las LAN, así como también las técnicas eléctricas y de cableado que se utilizan para desarrollar redes



6.2 Clabeado estructurado.

6.2.1 Estándares vigentes.

Proceso de diseño generalEl diseño de red puede tener en cuenta varias tecnologías, como, por ejemplo, Token Ring, FDDI y Ethernet. Este diseño se centra en la tecnología Ethernet, dado que ésta es la tecnología que aparecerá más a menudo cuando realice la planificación de diseños futuros. Ethernet tiene una topología de bus lógica, que tiene como resultado la existencia de dominios de colisión.





Proceso de diseño generalSin embargo, se deberá intentar que estos dominios sean pequeños mediante el proceso llamado segmentación. Una vez que se ha decidido utilizar la tecnología Ethernet, deberá desarrollar una topología de LAN de Capa 1. Deberá determinar el tipo de cable y la topología física (cableado) a utilizar. La elección más común es UTP CAT 5 como medio y una topología en estrella extendida como topología física (cableado).





Proceso de diseño generalA continuación, deberá decidir cuál de las distintas topologías Ethernet deberá utilizar. Dos tipos comunes de topologías Ethernet son 10BASE-T y 100BASE-TX (Fast Ethernet). Si dispone de los recursos necesarios, puede utilizar 100BASE-TX en toda la red. De no ser así, podrá utilizar Fast Ethernet para conectar el servicio de distribución principal (punto de control central de la red) con otros servicios de distribución intermedios.





Proceso de diseño general

Podrá usar hubs, repetidores y transceivers en su diseño, junto con otros componentes de Capa 1 tales como conectores, cables, jacks y paneles de conexión. Para terminar el diseño de Capa 1, deberá generar una topología lógica y una física. (Nota: Como siempre, una parte importante del diseño incluye la documentación del trabajo).






El siguiente paso consiste en desarrollar una topología de LAN de Capa 2, es decir, agregar dispositivos de Capa 2 a la topología a fin de mejorar sus capacidades. Puede agregar switches para reducir la congestión y el tamaño de los dominios de colisión. En un futuro, es posible que tenga la posibilidad de reemplazar hubs por switches y otros dispositivos menos inteligentes de Capa 1 por dispositivos más inteligentes de Capa 2.




6.2.1 Estándares vigentes.Proceso de diseño generalEl siguiente paso consiste entonces en desarrollar una topología de Capa 3, es decir, agregar dispositivos de Capa 3, que también aumentan las capacidades de la topología. En la Capa 3 es donde se implementa el enrutamiento. Puede utilizar routers para crear internetworks escalables como, por ejemplo, LAN, WAN o redes de redes. Los routers imponen una estructura lógica en la red que está diseñando. También se pueden utilizar para la segmentación. Los routers, a diferencia de los puentes, switches y hubs, dividen los dominios de colisión y de broadcast.






También se debe tener en cuenta el enlace de LAN a las WAN e Internet. Como siempre, debe documentar las topologías física y lógica del diseño de red. La documentación debe incluirideas, matrices de resolución de problemas y cualquier otra nota que haya realizado mientras tomaba sus decisiones.





Problemas de diseño de red

Para que una LAN sea efectiva y pueda satisfacer las necesidades de los usuarios, se debe implementar siguiendo una serie sistemática de pasos planificados. Mientras aprende acerca del proceso de diseño, y a crear sus propios diseños, debe hacer uso frecuente de su diario de ingeniería.





Problemas de diseño de redEl primer paso en el proceso es reunir información acerca de la organización. Esta información debe incluir: 1. Historia de la organización y situación actual2. Crecimiento proyectado3. Políticas de operación y procedimientos

administrativos4. Sistemas y procedimientos de oficinas5. Opiniones del personal que utilizará la LAN






El segundo paso es realizar un análisis y evaluación detallados de los requisitos actuales y proyectados de las personas que usarán la red.






El tercer paso es identificar los recursos y limitaciones de la organización. Los recursos de organización que pueden afectar a la implementación de un nuevo sistema LAN se dividen en dos categorías principales: hardware informático/recursos de software, y recursos humanos.





Problemas de diseño de redEs necesario documentar cuál es el hardware y software existentes de la organización, y definir las necesidades proyectadas de hardware y software. Las respuestas a algunas de estas preguntas también le ayudarán a determinar cuánta capacitación se necesita y cuántas personas se necesitarán para soportar la LAN. Entre las preguntas que realice deberán figurar las siguientes:





Problemas de diseño de red1. ¿Cuáles son los recursos financieros

disponibles de la organización? 2. ¿De qué manera se relacionan y comparten

actualmente estos recursos? 3. ¿Cuántas personas usarán la red? 4. ¿Cuáles son los niveles de conocimiento sobre

informática de los usuarios de red?5. ¿Cuáles son sus actitudes con respecto a los

computadores y las aplicaciones informáticas?






Si sigue estos pasos y documenta la información en el marco de un informe formal, esto lo ayudará a estimar costos y desarrollar un presupuesto para la implementación de una LAN.





Proceso de diseño de red general

1. Diseñador: Persona que realiza el diseño2. Cliente: Persona que ha solicitado, y se

supone que paga para que se realice el diseño3. Usuario(s): Persona(s) que usará(n) el

producto 4. "Brainstorming": Generación de ideas creativas

para el diseño





Proceso de diseño de red general

5. Desarrollo de especificaciones: Normalmente los números que medirán el funcionamiento del diseño

6. Construcción y prueba: Para satisfacer los objetivos del cliente y para cumplir determinados estándares





Uno de los métodos que usan los ingenieros para organizar sus ideas y planos al realizar un diseño es utilizar la matriz de solución de problemas.



6.2.2 Diseño y documentación básicos de redes

Documentos de diseño de red

1. Diario de ingeniería2. Topología lógica3. Topología física4. Plan de distribución5. Matrices de solución de problemas6. Tomas rotuladas7. Tendidos de cable rotulados8. Resumen del tendido de cables y tomas9. Resumen de dispositivos, direcciones MAC y

direcciones IP



6.2.3 Seguridad física.

Electricidad y conexión a tierraLa electricidad es un hecho de la vida moderna. La usamos para realizar una amplia gama de tareas. Entra en nuestros hogares, escuelas y oficinas a través de líneas de alimentación eléctrica que la transportan bajo la forma de corriente alterna (CA). Otro tipo de corriente, denominada corriente continua (CC), es la que encontramos en las linternas, baterías de automóvil y en la motherboard de una computadora.




Electricidad y conexión a tierra

Es importante comprender la diferencia entre estos dos tipos de flujo de corriente. La CC fluye a un valor constante cuando los circuitos están activados. Para ver cómo funciona esto, consulte la figura siguiente. La batería suministra corriente durante un período de tiempo determinado a un nivel constante de flujo de corriente.





Los valores de la corriente alterna suben y bajana medida que ésta es generada por las compañías de energía eléctrica. Esta variación de los valores se puede explicar a través de una serie de gráficos que presentamos a continuación: La figura siguiente muestra cómo el flujo de corriente alcanza su valor pico cuando el polo sur atraviesa el núcleo de la bobina.




Electricidad y conexión a tierraLa figura siguiente muestra como el flujo de corriente baja a 0 cuando ambos polos abarcan el núcleo y equilibran el flujo de corriente hasta alcanzar el valor 0.



6.2.3 Seguridad física.Electricidad y conexión a tierraLa figura siguiente muestra la subida al pico de la polaridad opuesta (un valor negativo) cuando el polo norte se desplaza a través del núcleo de la bobina.



6.2.3 Seguridad física.Electricidad y conexión a tierraLa figura siguiente muestra la bajada a 0 del flujo de corriente cuando el imán sale del área de la bobina. La energía de CA que se produce para el uso cotidiano en los hogares aplica este concepto.




Ruido de línea de CADespués de entrar en nuestros hogares, escuelas y oficinas, la electricidad se transporta a los artefactos y las máquinas a través de cables ocultos en paredes, pisos y techos. Como consecuencia, dentro de estos edificios, el ruidode la línea de alimentación de CA se encuentra en todo el entorno. Si no es tratado correctamente, el ruido de la línea de alimentación puede representar un gran problema para una red.




Ruido de línea de CAEn efecto, el ruido de la línea de CA proveniente de un monitor de vídeo cercano o de una unidad de disco duro puede ser suficiente para provocar errores en una computadora. El ruido hace esto agregando voltajes no deseados a las señales deseadas e impidiendo que las compuertas lógicas de la computadora puedan detectar los bordes anterior y posterior de las ondas rectangulares de la señal. Este problema se puede complicar además cuando una computadora tiene una mala conexión a tierra.




Descarga electrostática

La descarga electrostática (ESD), conocida comúnmente como electricidad estática, es la forma más perjudicial y descontrolada de la electricidad. Los equipos electrónicos sensibles deben protegerse contra este tipo de electricidad.




Alimentación de conexión a tierra en equipo informático

Para los sistemas eléctricos de CA y CC, el flujo de electrones se produce siempre desde una fuente cuya carga es negativa hacia una fuente cuya carga es positiva. Sin embargo, para que se produzca un flujo controlado de electrones, es necesario que haya un circuito completo. Por lo general, una corriente eléctrica sigue la ruta de menor resistencia.




Alimentación de conexión a tierra en equipo informático

Debido a que los metales ofrecen poca resistencia, se utilizan con frecuencia como conductores de la corriente eléctrica. A la inversa, los materiales como, por ejemplo, el vidrio, el caucho y el plásticoproporcionan mayor resistencia. Por lo tanto, no son buenos conductores de energía eléctrica. De hecho, estos materiales se utilizan frecuentemente como aisladores. Se usan en conductores para evitar descargas, incendios, y cortocircuitos.




La figura siguiente muestra un objeto familiar, la electricidad suministrada a través de los tomas de pared en los EE.UU. (otras naciones poseen configuraciones de toma de pared diferentes). Los dos conectores superiores suministranenergía eléctrica. El conector redondo, que aparece en la parte inferior, protege a las personas y a los equipos de las descargas y los cortocircuitos. Este conector se denomina conexión a tierra de seguridad.




En los equipos eléctricos en los cuales se utiliza, el conector a tierra de seguridad se conecta con cualquier parte metálica expuesta del equipo. Las motherboards y los circuitos de los equipos de computación están eléctricamente conectados con el chasis. Este también los conecta con el conector a tierra de seguridad, que se utiliza para disipar la electricidad estática.




El objeto de conectar la tierra de seguridad con las partes metálicas expuestas del equipamiento informático es impedir que esas partes metálicas se carguen con voltaje peligroso resultante de una falla del cableado dentro del dispositivo.




Una conexión accidental entre el cable electrificado y el chasis es un ejemplo de una falla de cableado que se puede producir en un dispositivo de red. Si ocurriera una falla de este tipo, el hilo de conexión a tierra de seguridad conectado con el dispositivo serviría como una vía de baja resistencia para la conexión a tierra. El conector a tierra de seguridad ofrece una vía de resistencia menor que el cuerpo humano.




Cuando está instalada correctamente, la vía de baja resistencia provista por el conductor a tierra de seguridad ofrece una resistencia lo suficientemente baja, y una capacidad suficiente de transmisión de corriente, para impedir que se acumulen voltajes peligrosamente altos. El circuito conecta directamente el punto con corriente a tierra.




Propósito de la conexión a tierra del equipo informático

El propósito de conectar el conector a tierra de seguridad con las partes metálicas expuestas del equipamiento informático es impedir que esas partes metálicas se carguen con voltaje peligroso resultante de una falla del cableado dentro del dispositivo.



6.2.4 Planificación del cableado estructurado, 6.2.4.1 BackBone y 6.2.4.2 Cableado horizontal

Topología como plano de piso

El estándar TIA/EIA-568-A especifica que, cuando se utiliza la topología en estrella de Ethernet, cada dispositivo que forma parte de la red debe conectarse al hub mediante cableado horizontal.




Topología como plano de piso

El punto central de la topología en estrella, donde se encuentra ubicado el hub, se denomina centro de cableado. Ayuda pensar en el hub como el punto central de un círculo con líneas de cableado horizontal que irradian de él, como rayos desde el centro de una rueda.




A fin de determinar la ubicación de un centro de cableado, empiece dibujando un plano de pisodel edificio (a escala aproximada) y agrégueletodos los dispositivos que estarán conectados a la red. A medida que hace esto, recuerde que las computadoras no serán los únicos dispositivos que se deben conectar a la red: también hay que tener en cuenta las impresoras y los servidoresde archivo.




Una vez que haya completado este proceso, deberá tener un plano de piso similar al que aparece en la siguiente figura.




Estructura del sistema de cableado horizontal

El sistema de cableado horizontal se extiende desde la toma de telecomunicaciones en el área de trabajohasta la conexión cruzada horizontal en el centro de telecomunicaciones. Incluye la toma de telecomunicaciones, un conector optativo de punto de transición del puntero de consolidación (cable horizontal, y las terminaciones mecánicas y cable de conexión o jumpers) que constituyen la conexión cruzada horizontal.




Medios de cableado backbone

El estándar TIA/EIA -568-A especifica cuatrotipos de medios de networking que se pueden usar para el cableado backbone. Estos son:

1. 100 Ω UTP (cuatro pares)2. 150 Ω STP-A (dos pares)3. fibra óptica multimodo 62,5/125 µm4. fibra óptica monomodo




Medios de cableado backbone

Aunque el estándar TIA/EIA-568-A reconoce el cable coaxial 50, generalmente no se recomienda usarlo para nuevas instalaciones y se anticipa que será eliminado como opción en la próxima revisión del estándar. La mayoría de las instalaciones de la actualidad usan normalmente el cable de fibra óptica 62,5/125 µm para el cableado backbone.




Requisitos TIA/EIA-568-A para el cableado backbone

La topología que se utiliza cuando se requiere más de un centro de cableado, es la topología en estrella extendida. Como el equipamiento más complejo se encuentra ubicado en el punto más central de la topología en estrella extendida, a veces se conoce como topología en estrella jerárquica.




Distancias máximas para el cableado backbone

Como ya hemos visto, las distancias máximas permitidas para el tendido de cableado varíansegún el tipo de cable. Para el cableado backbone, la distancia máxima para el tendido del cable también se ve afectada por la forma de uso del cableado backbone.




Distancias máximas para el cableado backbone

Para comprender lo que esto significa, suponga que ha tomado la decisión de usar un cable de fibra óptica monomodo para el cableado backbone. La distancia máxima para el tendido de cable backbone será de 3,000 m.




La figura siguiente muestra una lista de especificaciones TIA/EIA-568-A para las distancias máximas del tendido del cableado backbone para cada tipo de medios de networking.



6.2.5 Especificación del centro de cableado (SITE).

Una de las primeras decisiones que debe tomar al planificar su red es la colocación del/de los centro(s) de cableado, ya que es allí donde deberá instalar la mayoría de los cables y los dispositivos de networking. La decisión más importante es la selección del (de los)servicio(s) de distribución principal (MDF).




Existen estándares que rigen los MDF e IDF, y aprenderá algunos de esos estándares mientras aprende cómo seleccionar el (los) centro(s) para el cableado de la red. De ser posible, haga un recorrido por los MDF/IDF de su propia Institucióno de alguna empresa local.




Finalmente, aprenderá cómo planificar su red para evitar algunos de los problemas relacionados con los efectos negativos de las redes provocados por la electricidad de CA proporcionada por la compañía de energía eléctrica.




TamañoEl estándar TIA/EIA-568-A especifica que en una LAN Ethernet, el tendido del cableado horizontal debe estar conectado a un punto central en una topología en estrella. El punto central es el centro de cableado y es allí donde se deben instalar el panel de conexión y el hub. El centro de cableado debe ser lo suficientemente espacioso como para alojar todo el equipo y el cableado que allí se colocará, y se debe incluir espacio adicional para adaptarse al futuro crecimiento.




Naturalmente, el tamaño del centro va a variar según el tamaño de la LAN y el tipo de equipo necesario para su operación. Una LAN pequeña necesita solamente un espacio del tamaño de un archivador grande, mientras que una LAN de gran tamaño necesita una habitación completa.




El estándar TIA/EIA-569 especifica que cada piso deberá tener por lo menos un centro de cableado y que por cada 1000 m 2 se deberá agregar un centro de cableado adicional, cuando el área del piso cubierto por la red supere los 1000 m 2 o cuando la distancia del cableado horizontal supere los 90 m.




Especificaciones ambientalesCualquier ubicación que se seleccione para instalar el centro de cableado debe satisfacer ciertos requisitos ambientales, que incluyen, pero no se limitan a, suministro de alimentación eléctrica y aspectos relacionados con los sistemas de calefacción/ventilación/aire acondicionado (HVAC). Además, el centro debe protegersecontra el acceso no autorizado y debe cumplir con todos los códigos de construcción y de seguridad aplicables




Cualquier habitación o centro que se elija para servir de centro de cableado debe cumplir con las pautas que rigen aspectos tales como las siguientes:

1. Materiales para paredes, pisos y techos2. Temperatura y humedad3. Ubicaciones y tipo de iluminación4. Tomacorrientes5. Acceso a la habitación y al equipamiento 6. Acceso a los cables y facilidad de mantenimiento



6.3 Análisis de necesidades.

Selección de ubicaciones potencialesUna buena manera de empezar a buscar una ubicación para el centro de cableado consiste en identificar ubicaciones seguras situadas cerca del POP. La ubicación seleccionada puede servir como centro de cableado único o como MDF, en caso de que se requieran IDF. El POP es donde los servicios de telecomunicaciones, proporcionados por la compañía telefónica, se conectan con las instalaciones de comunicación del edificio. Resulta esencial que el hub se encuentre ubicado a corta distancia, a fin de facilitar una networking de área amplia y la conexión a Internet.



6.3 Análisis de necesidades.

Determinación de la cantidad de centros de cableado

Después de incorporar en el diseño todos los dispositivos que se conectarán a la red en un plano de piso, el siguiente paso es determinar cuántos centros de cableado necesitará para brindar servicio al área que abarca la red. Tendrá que usar su mapa del sitio para hacerlo



6.4 Diseño de una LAN

Descripción general

Desarrolle un plano de cableado para una LAN de topología en estrella extendida Ethernet, que utilice cableado de fibra óptica y también UTP CAT 5. La descripción del área de red es la siguiente:




1. El campus posee tres edificios.2. Cada edificio tiene dos pisos.3. Las dimensiones del edificio principal son de

40 m x 37 m.4. Las dimensiones del edificio este y del edificio

oeste son de 40 m. x 23 m.5. Cada edificio tiene una conexión a tierra

diferente.




6. Cada edificio tiene solamente una conexión a tierra.

7. Todos los pisos están cubiertos por baldosas de cerámica, a menos que se especifique lo contrario



6.5 Instalación y configuración

El último paso consiste en la instalación de lo planificado anteriormente y, una vez realizada la instalación, deberán configurarse todos los equipos conectados a la red de computadoras, no solamente las computadoras, sino los routers, switches, hubs, gateways, y en general todos los equipos que deban ser configurados.

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