Redes de datos
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ESPECIALIZACION EN REDES ESPECIALIZACION EN REDES CORPORATIVAS E INTEGRACIÓNCORPORATIVAS E INTEGRACIÓN
Introducción a las redesIntroducción a las redes
LA LA HISTORIAHISTORIA
PreguntaPregunta
Evolución de la Era Evolución de la Era de la Informaciónde la Información
ImprentaImprentaGutemberg (1450)
TeléfonoTeléfonoGraham Bell (1876)
RadioRadioGugliemo Marconi (1896)
TelevisiónTelevisiónPhilo T. Farnsworth (1930)
ComputadoraComputadoraPersonalPersonal
IBM (1981)
19751975
EvoluciónEvoluciónde la PCde la PC
19811981
19841984
19901990
19971997
Evolución de los Evolución de los ServidoresServidoresLa IBM 709
(1959)
VAX 1983
Sun Sparc 1992
Sun Fire 2002
La IBM 7094(mediados de
1965)
La PDP(1972)
Evolución de las ComunicacionesEvolución de las Comunicaciones
Telegrafía
Télex
Telemetría
Conmutación de Paquetes
Redes Conmutadas
Telefonía
Fax
Servicios de Valor Agregado
Redes Digitales (RDSI-ISDN)
RRDDSSII
Evolución de las ComunicacionesEvolución de las Comunicaciones
Evolución de las ComunicacionesEvolución de las Comunicaciones
Radiodifusión
Buscapersonas
Telefonía Celular
Sistemas Digitales
Satélites
Televisión
Videotexto
Multimedia
Televisión de Alta definición
T.V. por demanda
Redes de Datos
Arquitecturas de Red
Bancos de Datos
Redes de Redes
Internet
LAN, MAN, WAN
CompuserveVisaEPMRedebanRed MulticolorCirrus
Evolución de las ComunicacionesEvolución de las Comunicaciones
htmlhtml
POP3POP3
Protocolos deProtocolos deSeguridadSeguridadhttphttp
Bases de DatosBases de DatosEstructuradosEstructurados
ColaboraciónColaboraciónGlobalGlobal
UsuariosUsuarios Desconectados Desconectados
La Evolución Continúa?La Evolución Continúa?
EL EL COMPUTADORCOMPUTADOR
Arquitectura de ComputadoresArquitectura de Computadores
Estructura básica
UnidadE/S
UnidadE/S ProcesadorProcesador MemoriaMemoria
Bus de Datos
Bus de Direcciones
Bus de
Contro
l
RAM
Sistema OperativoSistema Operativo
PROGRAMAS DE APLICACIÓN
Base de Datos
Compiladores
Procesos Batch
Red de Datos
Usuario 1
Usuario 2
Usuario 3
Usuario 4
SISTEMA OPERATIVO
HARDWARE
LA LA
INFORMACIÓNINFORMACIÓN
Teoría de la InformaciónTeoría de la Información
• BIT– Mínima unidad de
información.– Dos estados: Cero y Uno– Base de la teoría digital.
• BYTE– Ocho bits que forman un
carácter básico de procesamiento.
Bit
Byte
Palabra
Instrucción
Registro
Teoría de la InformaciónTeoría de la Información
ESTRUCTURAS DE DATOS:ESTRUCTURAS DE DATOS:– Archivos planos.– Index-Sequential.– Pilas (Stacks).– Colas (Queues).
– Bases de Datos.– Repositorios de
Información.– DataWare House.
Datos Información
Teoría de la InformaciónTeoría de la Información
CÓDIGOS:CÓDIGOS:
Representación de la información para ser interpretada en forma adecuada por la máquina o el hombre (canónica).
– HEXADECIMAL (16b)
– EBCDIC (8b)
– ASCII (8b)
0 1 2 3 4 5 6 7
NUL DLE SP 0 @ P ' p
SOH DC1 ! 1 A Q a q
STX DC2 " 2 B R b r
ETX DC3 # 3 C S c s
EOT DC4 $ 4 D T d t
ENQ NAK % 5 E U e u
ACK SYN & 6 F V f v
BEL ETB ´ 7 G W g w
BS CAN ( 8 H X h x
HT EM ) 9 I Y i y
LF SUB * : J Z j z
VT ESC + ; K [ k {
FF FS , < L \ l |
CR GS - = M ] m }
SO RS . > N ^ n ~
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F S1 US / ? O _ o DEL
Teoría de la InformaciónTeoría de la Información
TRANSFERENCIA DE TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN:INFORMACIÓN:
– Carácter– Octeto– Campo– Trama– Paquete– Datagrama– Mensaje– Transacción
CARACTER / OCTETO
Campo
Trama
Paquete
Mensaje
LA LA COMUNICACIÓNCOMUNICACIÓN
TeleinformáticaTeleinformática
COMPUTADOR
INFORMACIÓN
USUARIO
RED DE COMUNICACIONES
Procesamiento de la Información a través de una red de comunicaciones.
Transmisión de DatosTransmisión de Datos
Medio
Marco de Referencia
DTEDTE:: Equipo Terminal de Datos (Computador, Enrutador, Conmutador).
DTE
DTE
Interfaz
Interfaz
Enlace de Datos
Circuito de Datos
DCE DCE
DCE:DCE: Equipo Terminal de Circuito de Datos (Módem, CSU/DSU).
Tipos de ComunicaciónTipos de Comunicación
• Punto a Punto:Punto a Punto:
Una única entidad al otro
extremo de la conexión.
• Multipunto:Multipunto:
Varias entidades (físicas ó
lógicas) colaterales.Videoconferencia
ConexiónCliente
Servidor
Tipos de ComunicaciónTipos de Comunicación
Simplex:Simplex:
Comunicación en un único sentido siempre.
HalfHalf--Dúplex:Dúplex:
Comunicación en un único sentido
alterno.
FFuullll--DDúúpplleexx::
Comunicación en ambos sentidos.
ConceptosConceptos
Difusión:Sobre varios canales en medios dispersos.
Banda-Base:Codificación del mismo tipo del DTE.
Banda Ancha:Varias portadoras en un mismo medio.
Ancho de Banda: Número de bits que se pueden transmitir a través de un medio en un segundo.10’bits
100’bits
Ambientes de aplicaciones de Ambientes de aplicaciones de comunicacionescomunicaciones
El diseño de las redes de datos está definido por dos tipos de aplicaciones básicas:
Transaccionales o conversacionales.
Transferencia masiva de información.
Éstas aplicaciones están determinadas por los conceptos de:
Tiempo Real. En-Línea. Fuera de Línea. Batch (o por Lotes).
Aplicaciones transaccionales o Aplicaciones transaccionales o conversacionalesconversacionales
• Se establece una o varias conexiones donde se intercambia información con alguna precedencia específica: Comando - Respuesta.
• No son sensibles a los anchos de banda del medio de comunicaciones.
• Ejemplos: Terminales virtuales, Transferencia Electrónica de Fondos, Conmutadores de Mensajes, Videotexto.
Intercambio masivo de informaciónIntercambio masivo de información
• No existe precedencia específica en el intercambio de información.
• Los procedimientos validan el orden y la integridad de la información.
• Gran sensibilidad al ancho de banda del medio.• Ejemplos: Archivos de audio, vídeo, respaldos de
Bases de Datos, FTP´s, Procesos por Lotes.
Procesos en líneaProcesos en línea
• El proceso se realiza a través de la conexión del usuario generador de la información, con el que exista una conexión física, real o virtual, extremo a extremo.
• El repositorio hace parte de la misma aplicación.
• Es necesario utilizarlos en redes centralizadas y en redes en donde sólo existen validadores o repositorios primarios.
Procesos fuera de líneaProcesos fuera de línea
• Se utiliza un mecanismo de validación secundaria. Las entidades que capturan la información tienen capacidad de proceso y almacenamiento temporal.
• Esta operación conlleva riesgos de afectar la integridad de la información.
• Se procesa sobre nodos inteligentes ó “Conmutadores de datos”, que tienen capacidad de almacenamiento y retransmisión.
Procesos en tiempo realProcesos en tiempo real
• Se refiere al modo como la información es actualizada en el repositorio propietario. La acción del validador primario es inmediata.
• El contenido de la información transmitida, invoca una acción específica por parte de la entidad que la transmite o la recibe.
• Este concepto sugiere que el sistema esté funcionando En-Línea en el momento de la operación.
Procesos por lotesProcesos por lotes
• La información se envía al computador central por bloques de datos; en este caso intervienen por lo menos dos validadores: uno secundario y otro primario.
• Se puede reconocer que una aplicación es por lotes, cuando el sistema que recibe la información, no ejecuta una acción con base en el contenido de dicha información, sino que se limita a verificar las condiciones básicas de seguridad.
• Ejemplo: Keypad HandHeld.
¿SABEMOS QUE ¿SABEMOS QUE SIGNIFICAN?SIGNIFICAN?
Físicos y TangiblesFísicos y Tangibles
Conector
Patch Cord o Terminal Cord
Toma de datos Face PlatePatch Panel
Rack (gabinete)
Transceiver (convertidor de medio)NIC (tarjeta de red)
MAC (dirección física) Hub (concentrador)
Switch (conmutador)
Router (enrutador)
Gateway(puerta de enlace / Intercambio de Información)
Módem (Codec/Decodec)
Terminal Server (servidor de terminales)
RAS (servidor de acceso conmutado)
NAT (Convertidor de direcciones).
Daemon (Servicio disponible en un servidor).
Protocolo (Modo de conversación; bits, HDLC, PPP, SLIP, TCP/IP,
ICMP, RIP, IPX/SPX, Netbeui, Netbios).
Proxy (Gestor de acceso a Internet).
DNS (Sistema de nombres de dominio).
POP (Protocolo para correo local en cliente).
IMAP (Protocolo de correo a través de servidor).
Telnet (Protocolo conexión de terminal).
FTP (Protocolo de transferencia de archivos).
SMTP (Protocolo de transmisión de correo).
SNMP (Protocolo para adm. de dispositivos).
HTTP (Protocolo de transferencia de hipertexto).
Extranet (Red entre instituciones o partners).
Conceptuales e IntangiblesConceptuales e Intangibles
Conceptuales y VisiblesConceptuales y Visibles
BD
DB Server (servidor base de datos)
L
Aplication Server (servidor de aplicaciones)
BD
Back-end (Prestador de servicios de
aplicación o de red)
Front-end (Receptor de servicios de
aplicación o de red)
BDBD
BDBD
Datawarehouse (Bodega de datos)
LBD
Aplicación Cliente/Servidor
Middleware
BD
Aplicación Servidor Central
L L
BD BD
Aplicación Peer to peerigual a igual
LBD
Aplicación Multinivel (n-tier)
Intel (Procesador - Arquitectura PC).
Risc (Procesador - Reduced Instruction Set Computer - +Rendimiento).
(G-M-K)b (Unidad de almacenamiento).
(G-M-K)bps (Rata de transferencia - Ancho de banda).
(G-M-K)hz (Velocidad reloj - Procesador - Frecuencia).
Mips (Millones de instrucciones por segundo - Procesador RISC).
Tpm (Transacciones por minuto - Procesador RISC).
Rpm (Revoluciones por minuto - Discos).
IDE (Tecnología de disco - Intelligent Drive Electronics o Integrated Drive Electronics).
SCSI (Tecnología de disco - Small Computer System Interface).
Raid (Tecnología de arreglos de disco - Redundant Array of Independent Disks).
Hotswap (Tecnología de remoción y adición de dispositivos).
Memoria Cache (Memoria de alta velocidad).
ReconociblesReconocibles
LA REDLA RED
¿Qué es una red?¿Qué es una red?
• No es más que dos o más computadoras conectadas entre sí por algún medio de tal forma que pueda intercambiar información y compartir recursos.
• Colección de computadoras autónomas interconectadas.
• Sistema distribuido: transparencia del usuario en la asignación de recursos.
• Trabajo colaborativo.• Compartir recursos.• Procesamiento distribuido.• Disponibilidad.• Investigación.
Usos de las RedesUsos de las Redes
Tipos de RedesTipos de RedesLAN (Local Area Network)
• Medios privados o propietarios .
• Velocidades superiores a 1 Mbps.
MAN (Metropolitan Area Network)
– Medios Inteligentes y de alta velocidad.
GAN (Global Area Network)•Conectan países alrededor del mundo.
•Velocidades entre 1.5Mbps a 2.4Gbps.
WAN (Wide Area Network)
• Utilizan medios públicos de comunicaciones.
• Velocidades inferiores a 1 Mbps.
HAN (Home Area Network)
• Comunican dispositivos electrónicos y/o digitales en hogares (Panel central).
MATEMATICAS MATEMATICAS DE REDDE RED
Unidades de AlmacenamientoUnidades de Almacenamiento
Base 10Base 10
• Número de simbolos: 10
• Simbolos: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
• BaseExponente: 100 = 1101 = 10102 = 100103 = 1000
• Posición: 1000 100 10 1
• Ejemplo: 8547 = (8x103)+(5x102)+(4x101)+(7x100)
Base 2Base 2
• Número de simbolos: 2
• Simbolos: 1,0
• BaseExponente: 20 = 1 24 = 1621 = 2 25 = 3222 = 4 26 = 6423 = 8 27 = 128
• Posición: 128 64 32 16 8 4 2 1
• Ejemplo: 11012 = (1x23)+(1x22)+(0x21)+(1x20) = 8 + 4 + 0 + 1 = 13
Conversión Base 10 a Base 2Conversión Base 10 a Base 2
/2=26 ( 1 )
26/2=13 ( 0 )
13/2=6 ( 1 )
6/2=3 ( 0 )
3/2=1 ( 1 )
53
110101
Conversión Base 2 a Base 10Conversión Base 2 a Base 10
= (1x25) = 32
(1x24) = 16
(1x23) = 8
(0x22) = 0
(0x21) = 0
(1x20) = 1--------------- + 57
111001
Notación Decimal con PuntosNotación Decimal con Puntos
Lógica BooleanaLógica Booleana
AND0 1
01
Si ambos bits son 1 el resultado es 1, de lo contrario es 0
OR0 1
01
Si uno de los bits es 1 el resultado es 1, de lo contrario es 0
NOT 0 1Cambia el valor del bit
0 11 1
1 0
0 00 1
UN UN MODELOMODELO
Modelo de Referencia OSI (ISO)Modelo de Referencia OSI (ISO)
Sistemas Abiertos
Sistemas heterogéneos que están disponibles entre sí a un intercambio multilateral de información.
Arquitectura de Sistemas Abiertos
Conjunto de entidades, de Hardware y Software, organizadas jerárquicamente para permitir el desarrollo y la evolución de las interacciones entre sistemas abiertos.
La ISO reagrupa las principales asociaciones de normalización de cada país:
ANSI : American National Standards Institute.
AFNOR: Asociation Francaise de Normalisation.
BSI: British Standards Institute.
DIN: Deutsches Institut fur Normung
NTT: Nipon Telegraph an Telephone Co.
¿Porqué? Complejidad del proceso (comunicación).Intervención de muchos elementos.Hecho División en capas (niveles).
Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSI
APLICACIÓN
PRESENTACIÓN
SESIÓN
TRANSPORTE
RED
ENLACE
FÍSICO
Niveles de Usuario:Mayor componente de Software - Programas.
Niveles de Red:Mayor componente de Hardware y dispositivos (redes) intermedios .
Transporte confiable de los datos.
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
FísicoAcceso al
Medio
Aplicación
Transporte
Internet
Del estándar al más utilizadoDel estándar al más utilizado
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace Acceso al MedioFísico
Aplicación
Transporte
Internet
Conectores, cables, normas, tarjetas de red.Conectores, cables, normas, tarjetas de red.
¿Dónde están los equipos? (Topologías) y ¿Dónde están los equipos? (Topologías) y ¿Cómo se unen? (Enlaces).¿Cómo se unen? (Enlaces).
Por donde van los datos.Por donde van los datos.
Confiabilidad de los datos.Confiabilidad de los datos.
Control de diálogo (¿Quién habla?).Control de diálogo (¿Quién habla?).
¿Cómo se ve…? formatos y códigos.¿Cómo se ve…? formatos y códigos.
Interacción con el usuario (Programas).Interacción con el usuario (Programas).
OSIOSI TCP/IPTCP/IP
Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSI
APLICACIÓN
PRESENTACIÓN
SESIÓN
TRANSPORTE
RED
ENLACE
FÍSICO
Aplicación 1 browserAplicación 1 browser
Aplicación 2 browserAplicación 2 browser
Sesión 1 (http)Sesión 1 (http)
Sesión 3 (http)Sesión 3 (http)Sesión 2 (BD)Sesión 2 (BD)
GatewayGateway
EnrutadorEnrutador
MACMACNICNICHubHub
ConectorConector Patch PanelPatch Panel Patch CordPatch Cord
Estrella
TopologíaTopologíaDescribe la distribución física o lógica de la red.
• Topología físicaTopología física:: Es el cableado entre nodos; puede ser:
• Topología lógica:Topología lógica: Circulación de la información a través de los nodos; puede ser: Bus o Anillo.
Bus: Todas las estaciones reciben la información al mismo tiempo; sólo una la procesa. Anillo: La información pasa de nodo en nodo hasta que llega al destino final.
Bus
Anillo Maya
Jerárquica
Estrellaextendida
WANWANLANLAN
RED LANRED LAN
DefiniciónDefiniciónEs una colección de dos o más computadores conectados entre sí directa o indirectamente.
GeneralidadesGeneralidades
• Cada entidad conectada a la red constituye un Nodo y el DCE a través del cual se conectan se conoce como NIC (Network Interface Card).
• La diferenciación de las LAN está basada en:
La topología de la red.
Los protocolos que la componen.
El modelo: Peer-to-peer o Cliente-Servidor.
ipipxnetbiosapple
LBD L LBD BD
GeneralidadesGeneralidades
• Los servidores ejecutan el Sistema Operativo de Red (NOS). [Novell, NT, Unix]
• Las estaciones de trabajo ejecutan el software de Cliente que maneja la comunicación con los servidores de red, sean estos dedicados o no.
• Un servidor dedicado puede ser utilizado sólo como servidor, no puede ser estación de trabajo. [Novell]
• Un servidor no-dedicado puede utilizar sistemas operacionales Peer-to-Peer ó Cliente-Servidor. [NT]
Dispositivos LANDispositivos LAN
NIC (tarjeta de red) Hub (concentrador)
Switch (conmutador) Terminal Server (servidor de terminales)
Modelo Peer-to-peerModelo Peer-to-peer
Sistemas Operativos de Red (NOS) en el modelo peer-to-peer pueden ser:
• LANsmart (D-Link Systems).
• LANstep (Hayes Microcomputer Products).
• LANtastic (Artisoft).
• Personal NetWare (Novell).
• PowerLAN (Performance Technology).
• Windows for Workgroups, 9x, NT, XP, Millenium, 2000 (Microsoft).
L L
BD BD
Modelo Cliente-ServidorModelo Cliente-Servidor
Sistemas operacionales de Red para modelo Cliente-Servidor:
• LAN Manager (Microsoft).
• LAN Server (IBM).
• NetWare (Novell).
• PathWorks (Digital Equipment Corporation).
• VINES (Banyan Systems).
• Windows NT Advanced Server, 2000 (Microsoft).
LBD
Arquitectura de LANArquitectura de LAN
Hardware:
– Máquina: Nodo inteligente basado en microprocesador.
– NIC: Tarjeta de interface de Red.
– Cableado: Coaxial, F.O., par trenzado.
– Conectores: BNC, TNC, RJ, DIN...
– Centro de Cableado.
– Dispositivos de Seguridad.
– Herramientas de operación y mantenimiento.
Arquitectura de LANArquitectura de LAN
Software:– Drivers:
• ODI (Open Data-link Interface).
• NDIS (Network Driver Interface Specification).
– NOS.– Software de Estación de trabajo (Shell,
redirector o client).– Software de Administración.
ArquitecturasArquitecturas
SNA (IBM)
Netware (Novell Corp)
Windows NT (Microsoft)
Apple Talk (Apple Corp)
TCP/IP (USA-DoD)
DNA (DEC)
APLICACIÓN
PRESENTACIÓN
SESIÓN
TRANSPORTE
RED
ENLACE
FÍSICOSI
Tecnologías LANTecnologías LAN
• Arcnet Datapoint Corp., 2.5-20Mbps, Token passing, topología bus o estrella.
• Ethernet Xerox, IEEE-802.x, 10-100-1000 MBps, Coax (10B5/10B2) - UTP, CSMA/CD, topología bus o estrella.
• Token Ring IBM, topología lógica de anillo, 1/4-4/16 Mbps (IEEE-802.5), STP-UTP-Fibra óptica, MAU.
• FDDI ANSI, 100Mbps, Token passing, topología anillo, Fibra óptica redundante.
• ATM UIT-T, Fibra óptica-UTP, topología estrella, 155-622 Mbps.
• WLAN 11Mbps, IEEE802.11, conexión Wireless, WAP.
RED WANRED WAN
DefiniciónDefiniciónSe define como el conjunto de dispositivos que interconectan nodos geográficamente distantes.
GeneralidadesGeneralidades
• Utilizan medios públicos de comunicación.• Usan conexiones seriales para acceder al ancho de
banda.
• Manejan anchos de banda limitados.
• Permiten conexión de entidades no-inteligentes.
MedioPúblic
oSerial
14.4kbps...
2048kpbs (45mbps)
LA
NL
AN L
AN
LA
N
Ubicación modelo OSIUbicación modelo OSI
Modos de OperaciónModos de Operación• Conmutación de Circuitos (Red
Telefónica).
• Conmutación de Paquetes (X.25, Frame Relay).
• Conmutación por Celdas (ATM).
• Servicios Digitales Dedicados (RDSI, ASDL).
• Módem (Red Telefónica).
• Inalámbricos (Microondas, Radioenlaces).
CircuitoCircuito
PaquetePaquete
CeldaCelda
RDSIRDSIADSLADSL
RedTelefóni
ca
Dispositivos WANDispositivos WAN
Tecnologías WANTecnologías WAN(Los Servicios)(Los Servicios)
• X.25 Estándar UIT-T, red conmutada de paquetes sobre medios públicos. Estructura compleja, alta confiabilidad, bajas velocidades, alto retardo.
• RDSI Recomendación UIT-T, red digital de servicios integrados. Soporte para voz y datos extremo a extremo, velocidades entre 64Kbps y 2.4Gbps (B-ISDN).
• Frame Relay Estándar UIT-T, tecnología de conmutación de paquetes, orientada a conexión. Medios digitales, velocidades entre 64Kbps y 2.048Mbps.
• ATM Estándar UIT-T, tecnología de conmutación de celdas. Velocidades entre 155 y 622Mbps.
INTRANETINTRANET
¿Qué es una Intranet?¿Qué es una Intranet?
Integración de las Tecnologías para Redes Locales y Redes de
Amplia Cobertura geográfica con Tecnologías de Internet.
CatalogadoresCatalogadores
ReferencistaReferencista
Soporte aSoporte ausuariosusuarios
Usuarios Usuarios de consultade consultaInternosInternos
¿Quiénes son los Usuarios?¿Quiénes son los Usuarios?
Gerentes deGerentes deinformacióninformación
MUCHOS MUCHOS MEDIOSMEDIOS
Redes MultimediaRedes Multimedia
FAX
INTERNET
BIBLIOTECA
HipermediaHipermediaReferencias a Información no TextualReferencias a Información no Textual
Vídeoteca
ColecciónVídeo
Fonoteca
ColecciónAudio
ESTACIÓN MULTIMEDIA
Reproducción del Vídeo y el Audio
Catálogo
B.D.
INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRA NETNET
Información MultimediaInformación Multimedia
ARCHIVODIGITAL
IMAGENES
ARCHIVODIGITAL
VÍDEO
ARCHIVODIGITAL
AUDIO
SCANER
IMAGEN
CÁMARADIGITAL
MICRÓFONO
Transmisión de Audio y VídeoTransmisión de Audio y VídeoSERVICIOS:SERVICIOS:
• Voz.• Programas de Radio.• Teleconferencia.• Videoconferencia.• Videovigilancia.• Catálogo Multimedia.
TECNOLOGÍA:TECNOLOGÍA:• Usando el microcomputador con tarjetas de interfaces especiales
(capturadoras de audio y vídeo).• Servidores de streaming (audio y vídeo) (Mp3, Wav, Ra, Avi,
Mpeg, etc).• Shockwave (Director de Macromedia).• Reproductores y visores (Real Player, Windows Media, etc.).• H.323, VozIP, QoS, Gateways. • Codecs.• Cámaras digitales, micrófonos, parlantes, etc.
Voz y VídeoVoz y Vídeo
CÁMARADIGITAL
MICRÓFONO
CÁMARADIGITAL
MICRÓFONO
INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRA NETNET
Aplicaciones de VozAplicaciones de Voz
PBX
PBX
REDTELEFÓNICA
GATEWAYVOZ IP
INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRA NETNET
Servicios de VídeoServicios de Vídeo
APLICACIONES
VÍDEO ON DEMAND•Entrenamiento •Educación a distancia
VÍDEO - CONFERENCIA
VÍDEO - VIGILANCIA
Aplicación de Vídeo - conferenciaAplicación de Vídeo - conferencia
PC
TV
Teléfono GatewayCodec
PBX
PC
TV
Teléfono
Fax
GatewayServidorMedios
Codec
Gateway
PCTV
TeléfonoCodec
INTERINTERINTRAINTRAEXTRAEXTRANETNET
Análogo
Análogo
Digital
Análogo
Análogo
Digital
Análogo
Digital
Digital
Digital
Salón de Vídeo-conferenciaSalón de Vídeo-conferencia
Aplicación de Vídeo Vigilancia o Aplicación de Vídeo Vigilancia o MonitoreoMonitoreo
CENTRAL DE MONITOREO
INTERNETINTERNET
Central de MonitoreoCentral de Monitoreo
MEDIOS DE REDMEDIOS DE RED
&&
CABLEADOCABLEADO
Los Enemigos en los Medios de Los Enemigos en los Medios de TransmisiónTransmisión
• Atenuación
• Interferencia/crosstalk/ruido
• Distorsión/dispersión
• Reflejos
• Asincronía/retraso/jitter
• Descargas eléctricas
• Roedores
AtenuaciónAtenuaciónPérdida de energía en el medioPérdida de energía en el medio
• Medio de transmisión• Conectores e interfaz física.
Interferencia/Crosstalk/RuidoInterferencia/Crosstalk/RuidoModificación de la información en el medio Modificación de la información en el medio
por fuentes externas.por fuentes externas.
• Medio de transmisión• Conectores e interfaz física.
señal de entrada Señal de salida
Distorsión/DispersiónDistorsión/DispersiónModificación de la señal por seguir Modificación de la señal por seguir
trayectorias diferentestrayectorias diferentes
señal de entrada Señal de salida
• Medio de transmisión• Conectores e interfaz física.
Asincronía/Retraso/JitterAsincronía/Retraso/JitterMala detección de las señales por ocurrir Mala detección de las señales por ocurrir
cuando no se le esperacuando no se le espera
• Medio de transmisión• Conectores e interfaz física.
ACRACR
Perdida por RetornoPerdida por Retorno
NextNextNear End CrosstalkNear End Crosstalk
FextFextFar End CrosstalkFar End Crosstalk
Descargas EléctricasDescargas EléctricasSobrecarga en los circuitos por no tener buenas Sobrecarga en los circuitos por no tener buenas
tierras físicastierras físicas
• Si todos los equipos no están debidamente aterrizados puede ocurrir que los equipos se quemen al ocurrir una descarga eléctrica no prevista.
• Si hay conductores metálicos de baja impedancia que conectan diversos edificios, todos ellos deben tener sus tierras físicas igualadas.
• Si se utilizan cables con malla, ésta se debe aterrizar en un solo punto para evitar que se presenten cargas flotantes.
RoedoresRoedoresDestrucción de la infraestructura de Destrucción de la infraestructura de
comunicacióncomunicación
• Los cables, especialmente los conductores de electricidad son susceptibles de ser comidos por diferentes tipos de roedores.
• La generación de señales electromagnética parece incitarlos a comer los cables.
• La instalación de cables con malla anti-roedores o el uso de canaletas y tubos reduce o elimina la probabilidad de destrucción por roedores.
Cable CoaxialCable CoaxialCaracteristicasCaracteristicas
• Tiene mejor blindaje que el par trenzado.• Puede abarcar tramos más largos a velocidades
mayores.• Las dos clases más usadas son:
– el cable de 50 ohms: usado para transmisión digital
– el cable de 75 ohms: usado para transmisión analógica
• Diferencias basadas en factores históricos y no técnicos.
Cable CoaxialCable Coaxial
Consta de un alambre duro en su parte central, recubierto por tres capas más.
Núcleo de Cobre
Material Aislante
ConductorExterno malla
Cubierta de plástico
Cable CoaxialCable Coaxial
• La conexión se realiza a tráves de conectores BNC
• En las bifurcaciones se utilizan Uniones T o Vampiros
• Se popularizó su uso cuando surgió Ethernet.• Para Ethernet se utiliza el coaxial grueso (color
amarillo) y el coaxial delgado (color gris o negro).• Hay muchos cables coaxiales pero solo los que
dicen IEEE 802.3 se pueden usar para Ethernet.
Cable CoaxialCable Coaxial
Enemigos del Cable CoaxialEnemigos del Cable Coaxial
• Atenuación
• Reflejos
• Asincronía
• Descargas
• Roedores
TIPO DE CABLE IMPEDANCIA (ohms)
APLICACIÓN
802.3 Y RG 58 50 Ethernet delgado
802.3,RG 8, RG 11, RG 213 Y RG 214
50 Ethernet delgado
RG 58 53 No se debe usar
RG 59 75 CATV
RG 62 93 IBM 3270
Twinaxial 110 IBM SYSTEM/3X IBM AS/400
Tipos de Cable CoaxialTipos de Cable Coaxial
Aplicaciones de los Cables Aplicaciones de los Cables CoaxialesCoaxiales
• Redes locales
• CATV
• Terminales IBM
• ISDN
• Conexión a antenas de radio.
• Es el medio guiado más barato y más usado.
• Consiste en un grupo de pares de alambres entrelazados. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.
• Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.
• Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.
Cable Par TrenzadoCable Par Trenzado
• Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local).
• A velocidades de transmisión bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son más caros y más difíciles de instalar .
Pares Trenzados Apantallados Pares Trenzados Apantallados y Sin Apantallary Sin Apantallar
Cable Par TrenzadoCable Par Trenzado
• Son los cables que se utilizaron primero y su calidad era muy pobre para transportar información a alta velocidad.
• Actualmente se producen cables par trenzado que permiten transmitir datos hasta 1000 Mbps.
• Pueden se blindados (con malla; STP -Shielded twisted Pair) o sin blindaje (sin malla: UTP -Unshielded Twisted Pair) y también existen los FTP –Foiled Twisted Pair que tiene una malla delgada pero tienen características electromagnéticas de los UTP.
Cable Par TrenzadoCable Par Trenzado
Códigos de ColoresCódigos de Colores
Patch PanelPatch Panel(Atrás)(Atrás)
Rack de ComunicacionesRack de Comunicaciones
Ventajas del Par TrenzadoVentajas del Par Trenzado
Amplia reducción de la interferencia mutua (crosstalk)
Casi todos los teléfonos se conectan con estos cables
Inducción uniforme de ruido Bajo costo Ancho de banda típico: 250 KHz Dos tipos UTP y STP
UTP: Unshielded Twisted Pair (par trenzado sin blindaje)STP: Shielded Twisted Pair (introducido por IBM)
Imágenes Cable UTPImágenes Cable UTP
Imágenes Cable STPImágenes Cable STP
Enemigos de los Cables Par Enemigos de los Cables Par TrenzadoTrenzado
• Atenuación
• Interferencia
• Reflejos
• Descargas
• Roedores
Categorías de los Cables Par TrenzadoCategorías de los Cables Par TrenzadoCategoría Orientación Impedancia Uso típico
1 VOZ N/A Teléfono RS-232
2 ISDN Datos a baja velocidad
84-113 ohms @1 MHz
IBM 3270 IBM 3X-AS/400 Token Ring @4 Mbps
3 LAN Datos a media velocidad
100 ohms 15 % 10 BaseT Starian 10
4 LAN
100 ohms 15% 10 BaseT Token ring @16 Mbps
5 (4 pares) UTP LAN a alta velocidad
100 ohms 15% 10 BaseT Token ring @16 Mbps 100BaseT, TP-DDI ATM@155Mbps
5 (2 pares) STP LAN a alta velocidad
100 ohms 10% 10 BaseT Token ring @16 Mbps 100BaseT, TP-DDI ATM@155 Mbps
Comparación CategoríasComparación Categorías
CARACTERISTICAS CAT 5CAT 5E
CAT 6 CAT 7
Frecuencia de prueba Mhz 100 100 200 600
Compatibilidad RJ45 Si Si Si No
Parametros de prueba
Wire Map
Length
Atenuación
Next
Idem Cat 5
Power Sum Next
Power Sum ElFext
Power Sum ACR
Return Loss
Delay / Delay Sweek
Idem Cat 5
Aplicaciones de los Cables par Aplicaciones de los Cables par TrenzadoTrenzado
Todo tipo de comunicación de datos, imágenes, voz, audio y video, con la excepción de redes metropolitanas (MAN)
La Fibra ÓpticaLa Fibra Óptica
• Fibra delgada de vidrio o plástico que sirve de guía de ondas luminosas
• En la fibra, la información viaja en forma de impulsos de luz (forma digital)
luz incidenteen la fibra
n1
n2
Características PrincipalesCaracterísticas Principales
• Baja atenuación• Insensibilidad a interferencia
electromagnética• Menor espacio• Menor peso• Medio seguro y confiable
Cable de Fibra ÓpticaCable de Fibra Óptica
Fibra
Recubrimientoamortiguador
Kevlar
Cubierta
Tipos de Fibra ÓpticaTipos de Fibra Óptica
Índice escalonado multimodo
Índice gradual multimodo
Unímodo
• La fibra óptica multimodo índice escalonado ya no se utiliza.
• La fibra óptica multimodo índice gradual se utiliza en redes locales (LAN) con un tramo máximo de 2 Km.
• La fibra óptica unímodo se utiliza en redes de área amplia (WAN) y metropolitanas (MAN) con un tramo máximo de 60 Km.
Aplicaciones de la Fibra ÓpticaAplicaciones de la Fibra Óptica
Permite mayor ancho de banda.
Menor tamaño y peso.
Menor atenuación.
Aislamiento electromagnético.
Mayor separación entre repetidores.
Ventajas de la Fibra ÓpticaVentajas de la Fibra Óptica
Enemigos de la Fibra ÓpticaEnemigos de la Fibra Óptica
• Atenuación• Dispersión• Reflejos• Roedores
Conectividad InalámbricaConectividad Inalámbrica
• Para propósitos especiales las redes inalámbricas están ganando terreno, donde el cable físico es poco práctico o imposible.
• Se usa una amplia variedad de métodos técnicos para establecer redes inalámbricas, incluyendo microondas, amplio espectro, infrarrojo y celular.
• Este tipo de redes es bueno para distancias cortas entre edificios (como del otro lado de la calle) o en situaciones móviles.
Muchas personas se preocupan de que la conectividad inalámbrica no sea segura, pero la amenaza a la seguridad se exagera mucho. La conectividad inalámbrica usa compresión y encriptación para lograr la seguridad de los datos transmitidos. Estas precauciones hacen más segura la conectividad inalámbrica que el uso de cable de cobre no protegido.
Conectividad InalámbricaConectividad Inalámbrica
Radio FrecuenciaRadio Frecuencia
• Enlaces por radiofrecuencia: emisión de ondas electromagnéticas en el espacio libre
• Diversos rangos de frecuencias:• Low Frequency (marítima)
• Medium Frequency (AM)
• High Frequency (Coaxial)
• Very High Frequency (FM y TV)
• UHF (TV y Satélite)
• SHF (Satélite y micro-ondas)
InfrarojoInfrarojo
• Los sistemas infrarrojos no tienen ancho de banda limitado por tanto, pueden ejecutar velocidades de transmisión mayores a las de otros sistemas.
• La transmisión opera en el espectro de luz.• Pueden operar de dos formas
• Transmisiones dirigidas (apuntadas)
• Transmisión omnidireccional
• Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes.
• En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo).
• Tampoco es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso).
InfrarrojosInfrarrojos
Desventajas InfrarojoDesventajas Infrarojo
• La transmisión se comparte con el sol y otras cosas como luces fluorescentes
• Si hay mucha interferencia de otras fuentes, la LAN puede volverse inservible
• Requieren una línea de vista (LOS) libre de obstáculos
• Las señales IR no pueden penetrar objetos opacos• pared, cortinas, niebla
Ejemplo InfrarrojoEjemplo Infrarrojo
MicroondasMicroondas
• Este sistema inalámbrico logra increíbles velocidades de transmisión y recepción de datos del orden de los 2048 kbps.
• La información viaja a través del aire de forma similar a la tecnología de la radio.
• Debido a la velocidad baja con mucha más rapidez:softwaremúsica videos
• Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas .
• Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz .
• La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias .
• Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, puede haber más solapamientos de señales .
Microondas TerrestresMicroondas Terrestres
• El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .
• Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario .
• Se suele utilizar este sistema para :•Difusión de televisión .•Transmisión telefónica a larga distancia .•Redes privadas .
• El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden .
Microondas por SatéliteMicroondas por Satélite
• Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.
• Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son :
• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales .
• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia .
• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".
Microondas por SatéliteMicroondas por Satélite
ETHERNETETHERNET
Historia: PrecursoresHistoria: Precursores
• 1970: Alohanet en Hawaii
• Red broadcast en estrella (radioenlaces)
• Dos canales UHF de 100 KHz / 9,6 Kbps:– Canal descendente un solo emisor– Canal ascendente compartido 3 estaciones;
Aloha puro, mas tarde Aloha ranurado. Normalmente más eficiente que MDF.
Historia: AlohanetHistoria: Alohanet
Historia: Rendimiento de AlohaHistoria: Rendimiento de Aloha
• Suponiendo distribución de Poisson:– Aloha puro: max. 18,4% al 50% de utilización
• A 10 Mbps: 1,84 utiles + 3,16 colisiones
– Aloha ranurado: 36,8% al 100% de utilización• A 10 Mbps: 3,68 utiles + 6,32 colisiones
• Pero el tráfico es auto-similar (fractal), no Poisson, no aleatorio -> mas rendimiento.
• Aloha ranurado usado en GSM y satélites.
Historia: Ethernet Historia: Ethernet EExperimentalxperimental
• 1970: Robert Metcalfe (MIT) empieza tesis en Harvard (optimización Aloha)
• 1972: Metcalfe llega a Xerox PARC; se le encarga diseñar la red del laboratorio
• 22/5/1973: Ethernet experimental (Metcalfe y David Boggs): 2,94 Mbps, 1,6 Km, direcc. 8 bits, CRC 16 bits, PUP, predecesor XNS.
• 1976: Metcalfe y Boggs publican artículo
Historia: Historia: AAlianza DIXlianza DIX
• 1976: Nueva división para PCs y EN (X-wire)
• Arquitectura distribuida, opuesta a SNA.• 1979: Consorcio DEC-Intel-Xerox: filosofía
abierta• Vuelta al nombre Ethernet y paso a 10Mbps• 1980: DIX publica EN v 1.0 (v 2.0 en
1982)
Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización
• 1980: creación del proyecto IEEE 802
• DIX intenta ‘imponer’ EN a 802
• Tres propuestas, tres subcomités:– 802.3: CSMA/CD (DIX) – 802.4: Token Bus (General Motors)– 802.5: Token Ring (IBM)
Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización
• 1983: 802.3 aprueba CSMA/CD con una ‘pequeña’ modificación respecto a EN DIX: Campo tipo reemplazado por longitud
• Xerox desplaza campo tipo (>1536) para que pueda coexisitir EN DIX con 802.3
• En 802.3 tipo especificado en cabecera LLC (802.2) usando 4 campos / 8 bytes.
Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización
Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización
• Formato DIX: – TCP/IP, DECNET Fase IV, LAT (Local Area
Transport), IPX
• Formato 802.3/LLC: – Appletalk Fase 2, NetBIOS, IPX
Historia: Historia: EEstandarizaciónstandarización
• En 1997 el grupo de trabajo 802.3x (Control de flujo para Ethernet Full Duplex) aprueba campo tipo/longitud
• La asignación de números de tipo pasa de Xerox a IEEE (ver p. ej. RFC1700)
Historia: Historia: MMedios edios FFísicosísicos
• 1980: sólo ‘thickwire’ (10BASE5)
• 1982: aparece ‘thinwire’ (RG58)
• 1985: se estandariza 10BASE2
• 1984: primeros productos en fibra
• 1989: se estandariza FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link).
• 1993: se estandariza 10BASE-F.
Historia: Historia: MMedios edios FFísicos (UTP)ísicos (UTP)
• 1984: AT&T pierde monopolio por juicio• 1985: Ethernet sobre cable UTP (Synoptics)• 1985: Sist. de cableado (DEC, IBM, AT&T)• 1987: se estandariza StarLAN (1BASE5)• 1990: se estandariza 10BASE-T• 1991: primer estándar de cableado
estructurado: EIA/TIA 568.
Historia: Historia: PPuentes/uentes/CConmutadoresonmutadores
• 1984: Primeros puentes comerciales (DEC)
• 1990: Estándar 802.1D (puentes transp.)
• 1992: Primeros conmutadores (Kalpana)
• 1993: Productos Full Dúplex
• 1997: Estándar 802.3x (control de flujo FD)
• 1997: Draft 802.1Q (VLANs) y 802.1p (prioridades)
Historia: Fast EthernetHistoria: Fast Ethernet
• 1988: Van Jacobson obtiene 8 Mbps TCP• 1992: Grand Junction inventa FE• 1992: IEEE crea grupo estudio alta
velocidad Dos propuestas:– Ethernet x 10 (CSMA/CD)– Nuevo protocolo MAC
• 1995: Estándar 802.3u (FE). Nivel físico basado en FDDI.
Historia: Gigabit EthernetHistoria: Gigabit Ethernet
• Repite experiencia de FE. Equipo parecido
• Oct. 1995: Se crea grupo estudio GE
• 3/1997: se separa 1000B-T del resto de GE
• 29/6/1998: Estándar 802.3z (GE) Nivel físico basado en Fiber Channel 800 Mbps
• 3/1999: Previsible aprobación de 802.3ab (1000BASE-T)
Nivel físico: Cables Cobre (UTP)Nivel físico: Cables Cobre (UTP)
• 7/91: se aprueba UTP cat. 3 y 4• 8/91: se aprueba UTP cat. 5• Categoría 5 en revisión: C5 Enhanced
(C5E) en TIA/EIA, actualización C5 en ISO/IEC
• Se calcula que 10% de C5 instalado no soporta 100/1000 Mbps (conectores)
• Cat. 6 y 7 en desarrollo
Nivel Físico: Nivel Físico: CCables ables CCobre (UTP)obre (UTP)
Categoría Frecuencia máxima
Velocidad máxima en datos
1 No se especifica No se utiliza 2 1 MHz 1 Mbps (2 pares) 3 16 MHz 100 Mbps (2 pares) 4 20 MHz 100 Mbps (2 pares) 5 100 MHz 1 Gbps (4 pares)
6 (en desarrollo) 250 MHz ¿ 4 Gbps ? 7 (en desarrollo) 600 MHz ¿ 10 Gbps ?
Nivel Físico: CodificaciónNivel Físico: Codificación
Tipo de red Codificac. # Pares Frec. Mbaud
Frec. (Mhz)
10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10BASE-F
Man 1B/2B 1/2 (hd) 1/2 (hd)
1 1
20 10
100BASE-T4 8B/6T 3 (hd) 25 12,5 100BASE-T2 PAM 5x5 2 25 12,5 100BASE-TX 100BASE-FX
4B/5B 1 125 62,5
1000BASE-TX PAM 5x5 4 125 62,5 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX
8B/10B 1 1250 625
Nivel Físico: Fibra Óptica EN y FENivel Físico: Fibra Óptica EN y FE
• EN : LED 1ª ventana, 2km (850 nm)• FE : LED 2ª vent., 2km (1310 nm) (de
FDDI)• EN y FE: alcance limitado por aten.
(dB/Km) • Diferente longitud de onda:
– No autonegociación– Haz invisible en FE (infrarrojo lejano)
Nivel Físico: Fibra Óptica GENivel Físico: Fibra Óptica GE
• Láser 1ª y 2ª ventana– 1ª vent. (MM) bajo costo (VCSEL) corto
alcance(275-550m)– 2ª: vent, (MM y SM) mayor costo (3x), mayor
alcance (550m-5km)
• Láser VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) más barato que LEDs 2ª ventana
Nivel Físico: F. O. Multimodo (GE)Nivel Físico: F. O. Multimodo (GE)
• GE MM alcance limitado por dispersión (inverso ancho de banda modal, MHz*km)
• Ancho de banda:– Mayor en 2ª que en 1ª vent.– Mayor en 50/125 que en 62,5/125– Notable diferencia según calidad de fibra
• No todas las fibras son iguales: – Valores estándar superados por fabricantes
Nivel Físico: F. O. MultimodoNivel Físico: F. O. Multimodo
Fibra o estándar Diámetro (m)
BW modal GE 1ª ventana
(MHz*km)
BW modal GE 2ª vent. (MHz*km)
TIA 568 62,5/125 160 (220m) 500 (550m) ISO/IEC 11801 62,5/125 200 (275m) 500 (550m)
Alcatel GIGAlite 62,5/125 500 500 BRUGG FG6F 62,5/125 300 1200
ISO/IEC 11801 50/125 200 (275m) 500 (550m)
ANSI Fiber Chan. 50/125 500 (550m) 500 (550m) ISO/IEC (prop.) 50/125 500 (550m) 500 (550m) Alcatel GIGAlite 50/125 700 1200 BRUGG FG5F 50/125 600 1200
Nivel Físico: F. O. MultimodoNivel Físico: F. O. Multimodo
• Fibra 50/125 mejor que 62,5/125 para GE, pero peor para EN y FE (equipos menos preparados). Considerar base instalada y usos
• Nuevo estándar 100BASE-SX (VCSEL) a finales 1998; menor costo que 100BASE-FX, permite extender fibra hasta el puesto de trabajo (300m).
Nivel Nivel FFísico: ísico: TTopologíaopología
• EN y FE: Fundamental no superar 512 bits de retardo máximo (colisiones tardías)
• GE: 4096 bits de retardo máximo (trama ampliada a 512 bytes con ‘extensión de portadora’).
• Diámetro max: EN 4 Km , FE 412 m, GE 330 m
Nivel Nivel FFísico: ísico: TTopologíaopología
• Dos sistemas de verificación:– Modelo 1: ‘menú del día’ (reglas genéricas)– Modelo 2: ‘a la carta’ (cálculo detallado)
• En la mayoría de los casos basta el modelo 1 para el modelo 2 hace falta sumar el retardo de cada componente (repetidor, cable. etc.) tomando valores estándar o del fabricante.
Nivel Nivel FFísico: Full Dúplexísico: Full Dúplex
• Full Duplex: doble capacidad, no CSMA/CD
• Solo posible si:– Dos estaciones (p. ej. host-switch, sw-sw)– Medio FD (p. ej. 100BASE-T)– Ambos equipos/transceivers capaces
• Sin limitación de distancia por colisiones• Ej.: GE hasta 110 Km con SM (Nbase)
Nivel Físico: Full DúplexNivel Físico: Full Dúplex
• Suprime MAC, por tanto mas sencillo de implementar (mas barato) que HD
• Modo normal de funcionamiento de GE (evita problema de distancias)
• Pero: Menor ventaja de lo que parece (generalmente solo útil en servidores y conmutadores)
Nivel Nivel FFísico: ísico: FFiabilidadiabilidad
• Según 802.3 BER (Bit Error Rate) <10-8
• Una buena instalación: BER < 10-12
• A 10 Mbps menos de una trama errónea/día• Errores CRC normalmente despreciables.
Por esto Ethernet es CLNS (LLC tipo 1)• Pero: si hay errores/problemas el
rendimiento decae con rapidez (ver RMON).
Rendimiento: Rendimiento: CCaracterización de aracterización de TTráficoráfico
• Tipo 1: 100% pequeños: – telnet con eco remoto, VoIP (100-200 bytes)
• Tipo 2: 50% pequeños / 50% Grandes: – FTP, HTTP (ACK del TCP)
• Tipo 3: 99% Grandes: – Flujos UDP (video MPEG/H.263)
• Normalmente mezcla de varios tipos• Paquete promedio 534 bytes
Rendimiento: ColisionesRendimiento: Colisiones
• Evento normal en CSMA/CD. Conviene minimizarlas ya que reducen rendimiento .
• Si Poisson y todas las tramas 64 bytes Ethernet = Aloha ranurado -> 38% max
• Pero: – No todas las tramas tienen 64 Bytes – Tráfico LAN no es Poisson
Rendimiento: Rendimiento: CColisionesolisiones
• Como reducirlas:– Aumentar tamaño de tramas: con 64 bytes
riesgo de colisión todo el tiempo, con 1518 solo el 4%.
– Reducir número de estaciones; menos estaciones menos caos.
– Minimizar distancias entre servidores; si la ‘distancia’ es 256 bits el riesgo solo esta en los primeros 32 bytes
Rendimiento: Rendimiento: CColisionesolisiones
• A igual topología colisiones EN < FE << GE.
• Ejemplo: dos estaciones conectadas a un mismo hub con 100 m de cable cada una– EN: 25 bytes (4%)– FE: 39 bytes (7%)– GE: 457 bytes (86%)
Rendimiento: Rendimiento: CColisionesolisiones
• ¿Cuando es excesivo el número de colisiones?– Si todas las tramas son de 64 bytes, hay muchos
emisores y todos están a la distancia máxima es normal que haya muchas colisiones (hasta un 30- 50%) cuando el tráfico es elevado.
– Si todas las tramas son de 1500 bytes no deberían superar el 5% del tiempo.
Reparto Reparto EEquitativo en Ethernetquitativo en Ethernet(o mas bien reparto no equitativo)(o mas bien reparto no equitativo)
• Problemas principales– Emisores de tramas grandes consiguen mas
proporción del ancho de banda (solo compiten en los primeros 64 bytes).
– Efecto captura: emisores rápidos capturan el canal durante mas tiempo que los lentos. Consecuencia del retroceso exponencial binario (BEB).
Rendimiento: Efecto CapturaRendimiento: Efecto Captura
• Impensable en tiempos de Metcalfe (máquinas demasiado lentas)
• Considerado un ‘bug’ de diseño del retroceso exponencial binario
• Alternativa: BLAM (Binary Logarithmic Arbitration Method) en estudio por 802.3w
• Chip de IBM con BLAM integrado
Rendimiento: Rendimiento: PPlanificaciónlanificación
• ¿Cuando debo aumentar la capacidad de mi Ethernet?– Hay que deducirlo del tráfico, no de las
colisiones– Medir tráfico en puntos clave (p. ej. RMON);
tomar valores cada 15 minutos y calcular promedios
Rendimiento: Rendimiento: PPlanificaciónlanificación
• Conviene aumentar la red si:– Se supera el 50% durante 15 minutos, o– Se supera el 20-30% durante una hora, o– Se supera el 10-20% durante 8 horas
• Un 100% de ocupación durante un minuto no justifica un aumento de capacidad (salvo si hay tráfico en tiempo real)
Rendimiento: Rendimiento: PPlanificaciónlanificación
• Antes de comprar hardware estudiar posibles optimizaciones:– Cambiar la topología para distribuir tráfico de
forma mas homogénea– Ubicar equipos donde mas se aprovechen
• Intentar optimizar para la situación crítica (la hora punta)
Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación
• EN o FE compartida es una vía a extinguir, solo interesante hoy en redes pequeñas
• Ventajas:– Rendimiento– Distancia– Efecto captura
• Costo de red conmutada cada vez mas próximo al de red compartida
Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación
• Los emisores en fibra FE y GE seguirán siendo mas caros que en cobre (x2), aun con el uso de VCSEL
• Las alternativas (ATM,...) parecen cada vez menos atractivas – Mayor costo, mayor complejidad– Menor fiabilidad, menor rendimiento (frente a
FE FD o GE FD), menor escalabilidad
Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación
• Para backbone considerar:– FE conmutada Full Dúplex– Agregación de varias FE FD (802.3ad)– GE FD– Agregación de varias GE FD
Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación
• Para servidores considerar:– FE conmutada Full Dúplex– Agregación de varias FE FD (802.3ad)– GE FD (buffered repeater)– GE conmutada FD
Rendimiento: PlanificaciónRendimiento: Planificación
• Para el puesto de trabajo considerar:– EN conmutada FD– FE conmutada FD– GE FD (buffered repeater) cuando 1000BASE-T
Futuro:Futuro:
“La predicción es una tarea difícil, especialmente cuando se trata del
futuro”
Niels Bohr
Futuro: QoS en EthernetFuturo: QoS en Ethernet
• Desarrollos (draft) en 802.1p (y 802.1Q)• Esquema de prioridades como Token Ring;
mas bien CoS que QoS.• Quizá solo útil en redes conmutadas.
Requiere cambios en software y NICs• Necesidad de acompañar políticas de uso
(sistema de contabilidad/facturación). • Dudosa utilid. en LAN (sobredimensionar)
Futuro: 10 Gbps EthernetFuturo: 10 Gbps Ethernet
• Desarrollos ya en marcha• Nivel físico basado en OC-192 (9,95 Gbps)• Sistema de codificación ¿quizá 8B/10B?• Intención de implementar también en cobre
(¿UTP 25 pares?)• ¿Quizá solo FD?• Posible alternativa a ATM y SDH en WAN
(menos overhead)
Futuro: Dentro de 25 Años (2023):Futuro: Dentro de 25 Años (2023):
• ¿ TE (Terabit Ethernet) ?
• Problemas:– Latencia– Buffers / control de flujo– Tamaño de trama >1500 (¿como?)– Notación:
• 1000000BASE-X, o
• 106BASE-X
CONMUTACIONCONMUTACION
• Redes mas congestionadas y sobrecargadas
Entornos multitareas
S.O. más rápidos
Modelos cliente - servidor
• Rendimiento en ethernet/802.3
Entrega de broadcast de tramas
CSMA/CD, solo una estación a la vez
Aplicaciones con mayor demanda de ancho de banda
Latencia en dispositivos de capa 1, 2 y 3
• Colisiones
Factores que Afectan el Rendimiento Factores que Afectan el Rendimiento de la Redde la Red
Ethernet Half-Duplex y Full-DuplexEthernet Half-Duplex y Full-Duplex
• Ethernet generalmente puede usar únicamente 50%-60% del ancho de banda disponible debido a las colisiones y la latencia.
• Ethernet full duplex ofrece 100% del ancho de banda en ambas direcciones (Rendimiento potencial de 20-Mbps: 10-Mbps TX y 10-Mbps RX)
Congestión y Ancho de Congestión y Ancho de BandaBanda
Latencia de RedLatencia de Red
• Colocar e interpretar pulsos en la NIC (10baseT => 1ms)
• Retardo de propagación (100m de UTP Cat5 => 0.556ms)
• Dispositivos de red, capas 1, 2 y 3
• Tiempo de TX = bits enviados * tiempo de bit
• Ej: (10baseT) Tiempo de TX = 64bytes * (100ns * 8) = 51.200ns
Uso de Repetidores (Hubs)Uso de Repetidores (Hubs)
• Dispositivos de capa 1 que regeneran la señal
• Permiten mayor distancia
• Aumentan dominio de colisión
• Aumentan dominio de broadcast
SegmentaciónSegmentación
• Aislar tráfico entre subredes
• Mayor ancho de banda por usuario (menos usuarios por segmento)
• Dominios de colisión más pequeños
• Reducción de la congestión
TablasTablas
• Los puentes almacenan y luego envían las tramas (examinar dirección destino y calcular CRC)
• Aumentan la latencia entre un 10% y 30% (depende de la marca del switch y del tipo de conmutación)
• Independiente de la capa 3
• Conoce la ubicación de una estación examinando la dirección origen
• Se hace inundación cuando el destino es un broadcast o una dirección desconocida
• Se envía cuando el destino esta en una interfaz distinta
• Se filtra cuando el destino esta en la misma interfaz
Operaciones Básicas de un SwitchOperaciones Básicas de un Switch
•Conmutación de tramas de datos
•Mantenimiento de las tablas de conmutación
Como Conoce las Direcciones el SwitchComo Conoce las Direcciones el Switch
Estrategias de ConmutaciónEstrategias de ConmutaciónConmutación de Circuito Se establece un camino completo entre origen y destino, transfiriéndose a continuación los datos (libre de conflicto y con baja latencia), liberán- dose el camino finalmente.
Es adecuada cuando el tiempo de establecimiento del circuito es mucho menor que el tiempo de transmisión (mensajes largos)
Como todo el camino origen-destino está reservado, el ancho de banda se ve afectado negativamente , pero la latencia se minimiza.
Conmutación de Paquetes La información se agrupa en pequeños paquetes, que compiten indivi- dualmente por el acceso al camino entre origen y destino.
Los nodos/conmutadores deben incluir buffers para almacenar los pa- quetes en tránsito.
El ancho de banda es superior que en la conmutación de circuito, pero la latencia se ve afectada negativamente.
Simétrica
• Todos los puertos de igual ancho de banda
Asimétrica
• Combinación de puertos de diferente ancho de banda
• Se requiere buffering
• Basado en puerto
• Compartido
Tipos de ConmutaciónTipos de Conmutación
Almacenamiento y envío
• Mayor latencia
• Detección de errores alta
Por método de corte
• Menor latencia
• Detección de errores pobre
• Formas:
• Conmutación rápida
• Conmutación libre de fragmentos
Métodos de ConmutaciónMétodos de Conmutación
ComparaciónComparación
N1
N2
N3
N4
Time
N1
N2
N3
N4
Time
TSFL/W
Data
header packet D
TWH
L/W
D
a) Store-and-forward routing b) Wormhole routing
Latencia:
• Store-and-Forward:tcomm = ts + (mtw + th) l ≈ ts + mtwl
• Wormhole:tcomm = ts + thl + mtw ≈ ts + mtw
m: tamaño del mensaje (palabras) l: longitud del caminots: tiempo de confección del mensaje (startup) th: tiempo de tránsito entre dos nodostw: tiempo de tránsito por palabra y conexión
vecinos
• Crea un dominio de broadcast único que no se restringe a un segmento físico y se considera como una subred
• La configuración de la VLAN se realiza en el switch a través del software.
• Estándar norma IEEE 802.1Q (implementaciones varían de un proveedor a otro)
VLAN - Virtual LANVLAN - Virtual LAN
Protocolo Spanning TreeProtocolo Spanning Tree
• Permite rutas conmutadas duplicadas
• Evita loops colocando algunas conexiones en estado de espera
• Estándar 802.1d
• Principio simple: Generar un árbol sin loops a partir de algún punto identificado denominado raíz.
• Se permiten rutas redundantes, pero solo una ruta activa.
Paso 1: Selección de un puente raíz
Paso 2: Selección de los puertos raíz
Paso 3: Selección de los puertos designados
Proceso del Árbol de ExtensiónProceso del Árbol de Extensión
PuenteRaíz
PuenteA
LAN BLAN B
LAN ALAN A
IF 2
IF 1
IF 3
IF 4
Los costos desde IF3 al puente raíz y desde IF4 al puente raíz son iguales, y:
Prioridad IF1 = 1
Prioridad IF2 = 2
Prioridad IF3 = 3
Prioridad IF4 = 4
Los costos desde IF3 al puente raíz y desde IF4 al puente raíz son iguales, y:
Prioridad IF1 = 1
Prioridad IF2 = 1
Prioridad IF3 = 3
Prioridad IF4 = 2
PuenteRaíz
PuenteA
LAN BLAN B
LAN ALAN A
IF 2
IF 1
IF 3
IF 4
Puerto Raíz
Puerto Raíz
Gracias!!!Gracias!!!