conmutacion y enrutamiento_V5.pdf

8/18/2019 conmutacion y enrutamiento_V5.pdf

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TABLA DE CONTENIDO

CONMUTACIÓN Y ENRUTAMIENTOTABLA DE CONTENIDO

Presentación 5Generalidades 6

Unidad 1: Introducción a las redes 12

Sesión 1. Introducción a las redes de computadoras 12

Unidad 2: Modelos de referencia OSI Y TCP/IP 19

Sesión 2: Modelos de referencia OSI y TCP/IP 19.

Unidad 3: Capa acceso a red 25

Sesión 3: Capa Física y enlace de datos 25

Unidad 4: Capa de Internet 41

Sesión 4: Direccionamiento IP 41Sesión 5 Protocolos de Enrutamiento 56

Unidad 5: Capa de transporte 61Sesión 6: Servicios Prestados y Protocolos 61Sesión 7: Sockets 64

Unidad 6: Capa de Aplicación 70

Sesión 8: Capa de Aplicación parte 1 70Sesión 9: Capa de Aplicación parte 2 74

Bibliografía 82

3Conmutación y EnrutamientoUniversidad Tecnológica de Bolívar


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Cada día es más frecuente el uso de la redes de datos para el uso de un sin número deaplicaciones como por ejemplo: en los negocios, la educación y la diversión. Es por ello quelos futuros tecnólogos en desarrollo de software deben saber aplicar los conocimientos de losprotocolos y elementos de cada una de las capas de modelo TCP IP para comprender y mejorarel desarrollo de software que trabaja en red.

El Módulo de Conmutación y Enrutamiento hace énfasis en el aprender a aprender, es decir,la metodología teórico práctica teniendo en cuenta el Modelo Pedagógico Institucional. Deesta forma aplica los otros principios del mismo. En el desarrollo del módulo encontrarás lainformación detallada en capítulos descritos a continuación:

• Unidad 1: Introducción a las redes. En esta unidad encontrarás todo lo referente alas redes de comunicaciones, desde su inicio hasta su actual uso.

• Unidad 2: Modelos de Referencia OSI y TCP/IP. Gracias a esta unidad podrásdiferenciar la estructura de la comunicación de datos a través de los modelos dereferencia que están estandarizados a nivel mundial.

• Unidad 3: Capa Acceso a la Red. En ella se encuentra todo lo referente al trabajofísico en la red, correspondiente al equipo activo y cableado estructurado. Asímismo, se describen las características de las redes físicas e inalámbricas.

• Unidad 4: Capa de Internet. El desarrollo de esta unidad te mostrará la estructurade la identicación en las redes, conocida como Dirección IP.

• Unidad 5: Capa de Transporte. Describe el trayecto de los datos y cuáles son losprotocolos que permiten la transmisión de los datos.

• Unidad 6: Capa de Aplicación. Muestra los programas y protocolos que utiliza elusuario nal, ya que es quien solicita las peticiones al sistema que trabaja en una

red.

Adicionalmente, en el módulo se desarrollarán actividades las cuales buscan aplicar losconocimientos por parte del estudiante. Además, profundizarás a través de la participación activa

en las sesiones de tele-clase y en las actividades planteadas en el aula virtual de aprendizaje.El éxito del curso depende de tu actitud autónoma e investigativa. Por tal motivo te invitamos aexplorarlo y así aportar a tu desarrollo como Tecnólogo Profesional.

PRESENTACIÓN


PRESENTACIÓN


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GENERALIDADES DEL MÓDULO

FICHA TÉCNICA

Número de créditos: 3Duración: 9 semanasTotal sesiones: 9

CONTENIDO PROGRAMÁTICO

UNIDADES SESIONES TEMAS

INTRODUCCIÓN ALAS REDES 1. Introducción a las redesde computadoras

• Historia y evolución• Hardware de redes• Software de redes

MODELOS DEREFERENCIA OSI YTCP/IP

2. Modelos de referenciaOSI y TCP/IP

• Necesidades de un modelo dereferencia

• Modelo referencia OSI• Modelo Referencia TCP/IP• Similitudes y diferencias del

modelo OSI y TCP/IP

CAPA ACCESO A RED 3. Capa Física y enlace dedatos

• Características y elementos de lacapa física

• Características, protocolos de lacapa de enlace de datos.

• Switches

CAPA DE INTERNET

4. Direccionamiento IP

• Servicios orientados y noorientados a conexión

• Protocolo IP• Esquemas de Direccionamiento IP• Switch y Router • Conguración Básica de Equipos

Activos

5. Protocolos deenrutamiento

• Protocolos de enrutamientodinámico y estático

• Conguración de enrutadores

6 Conmutación y EnrutamientoUniversidad Tecnológica de Bolívar



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UNIDADES SESIONES TEMAS

CAPA DE TRANSPORTE

6. Servicios Prestados y

Protocolos

• Generalidades• Protocolo TCP• Protocolo UDP

7. Sockets • Características generales• Programación de sockets

CAP A APLICACIÓN

8. Capa de Aplicaciónparte 1

• Servicios Prestados• FTP• Correo electrónico

9. Capa de Aplicación

parte 2• Arquitectura WWW, HTTP




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COMPETENCIA

El estudiante de tecnología en desarrollo de software, al nalizar el módulo, debe estaren la capacidad de:

• Aplicar los conocimientos de los protocolos y elementos de cada una de las capasde modelo TCP IP para comprender y mejorar el desarrollo de software que trabajaen red.

ELEMENTOS DE COMPETENCIA

• Identicar las funciones de cada una de las capas de los dos modelos de referencia.

• Seleccionar el tipo de redes y de servicios que sean apropiados para la soluciónde un problemática en un contexto determinado.

• Relacionar las capas de un modelo de referencia para redes con elementos delmundo real.

• Seccionar características de los elementos de la red que mejoren los tiempos derespuesta de aplicaciones de software.

• Congurar el direccionamiento de una red IP.

• Utilizar protocolos de enrutamiento para la conguración de una red.

• Congurar protocolos TCP y UDP teniendo en cuenta si desea aumentar o disminuir

el desempeño de las aplicaciones de software.

• Desarrollar aplicaciones de computador que hagan el uso de sockets.

• Desarrollar programas que sean más ecientes y seguros debido al conocimiento

del protocolo HTTP.


COMPETENCIA


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UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LAS REDES

SESIÓN 1

INTRODUCCIÓN A LAS REDES

HACER SABER SER

Seleccionar el tipo de redesy de servicios que seanapropiados para la soluciónde una problemática en uncontexto determinado

• Conocer la Historia yevolución de las redesde computadores

• Identicar los diferentes

tipos de redes• Comprender la Jerarquíade protocolos y diseñode Capas

Consciente de la importanciadel contexto de una aplicaciónpara poder brindar soluciones

UNIDAD 2 MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP

SESIÓN 2

MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP

HACER SABER SER

Relacionar las capas de unmodelo de referencia pararedes de computadores conelementos del mundo real

• Reconocer la necesidadde tener un modelo dereferencia para las redesde datos

• Identicar y comprenderlas diferencias ysimilitudes entre elModelo referencia OSI yel TCP/IP

• Identicar las funcionesde cada una de lascapas de los dosmodelos de referencia

Objetivo en el uso adecuado delos modelos de referencia

TABLA DE SABERES


TABLA DE SABERES


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UNIDAD 3 CAPA ACCESO A RED

SESIÓN 3

CAPA FÍSICA Y ENLACE DE DATOS

HACER SABER SER

Seccionar característicasde los elementos de la redque mejoren los tiemposde respuesta de lasaplicaciones de software

• Comprender lascaracterísticas yelementos de la capafísica

• Comprender lascaracterísticas yprotocolos de la capa deenlace de datos

Consciente del uso adecuadode los conocimientos en loselementos físicos de una redpara brindar de manera éticalas mejores recomendacionesde acuerdo a un contextodeterminado

UNIDAD 4 CAPA DE INTERNET

SESIÓN 4

DIRECCIONAMIENTO IP

HACER SABER SER

Congurar eldireccionamiento de unaRed IP

• Comprender lasdiferencias entreServicios orientados y noorientados a la conexión

• Comprender el protocolo IP• Identicar los esquemas

de direccionamiento IP• Identicar las

características de losSwitches y routers

• Conguración básica deequipos activos

Interesado en aplicarsu conocimiento en laconguración eciente de unared IP

SESIÓN 5

PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO

HACER SABER SER

Utilizar algoritmos deenrutamiento para laconguración de una red decomputadoras

• Conceptos deEnrutamiento

• Identicar las diferenciasde los protocolos deenrutamiento dinámico yestático

Recursivo en la soluciónde problemas de acuerdo acontextos especícos


TABLA DE SABERES


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UNIDAD 5 CAPA DE TRANSPORTE

SESIÓN 6

SERVICIOS PRESTADOS Y PROTOCOLOS

HACER SABER SER

Congurar variablesde TCP y UDP quepuedan aumentar odisminuir el desempeñode las aplicaciones desoftware

• Identicar los serviciosprestados por la capa detransporte

• Comprender el funcionamientodel Protocolo TCP y UDP

Motivado por desarrollarsoftware que tenga un mejordesempeño en un contextoespecíco, gracias alconocimiento de las redes

SESIÓN 7

SOCKETS

HACER SABER SER

Desarrollar aplicacionesde computador quehagan el uso deSockets

• Identicar las característicasgenerales de los sockets

• Comprender los elementosnecesarios para la programaciónde sockets

Consciente de la importanciadel uso de sockets en unaaplicación

UNIDAD 6 CAPA DE APLICACIÓN

SESIÓN 8

CAPA APLICACIÓN PARTE 1

HACER SABER SER

Congurar un serviciode capa de aplicacióndel modelo TCP/IP

• Identicar los serviciosprestados por la capa deaplicación

• Comprender el funcionamientode FTP y del correo electrónico

Recursivo al aplicar ycongurar servicios de lacapa de aplicación

SESIÓN 9

CAPA APLICACIÓN PARTE 2

HACER SABER SER

Desarrollar Programasque sean más ecientesy seguros debidoal conocimiento delprotocolo HTTP

• Comprender la arquitecturaWWW

• Identicar los tipos dedocumentos Web

• Comprender el funcionamientodel protocolo HTTP

Consciente de dar un usoadecuado del protocoloHTTP


TABLA DE SABERES


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UNIDAD 1

INTRODUCCIÓN A LAS REDES

SESIÓN 1INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE COMPUTADORAS

1. HISTORIA Y EVOLUCIÓN

La necesidad del ser humano de comunicarse ha estado implícita desde sus orígenes,es así que nuestros antepasados crearon una serie de símbolos para comunicarseapareciendo los dialectos e idiomas, en donde una palabra o un sonido representabanun elemento del mundo real. Cuando las personas estaban a distancias considerables,se empezaron a utilizar otra serie de alternativas para enviar la información; por ejemplolos sonidos o las señales de humo, a medida que el ser humano fue evolucionado lanecesidad ha estado siempre presente pero ha evolucionado la manera en que se realiza

la comunicación, pasando por diferentes esquemas como por ejemplo el telégrafo, losteléfonos, y desde los 70s las redes de computadoras. En la tabla No. 1 puedes observaruna breve historia de las redes de computadoras (Barry M. Leiner).

Fecha Evento

1961 Nace la idea de conmutación de paquetes

1962 J.C.R Licklider MIT. Red Galáctica

1965 Prueba de conexión en dos computadores

1969 Arpanet. Advanced Research Projects Agency Network transmite el primer

mensaje1972 Nace NIC (Network Information Centre)

1973 Nace Ethernet

1974 Protocolo TCP/IP

1978 Modelo OSI



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Unidad 1INTRODUCCIÓN A LAS REDES

Fecha Evento

1983 Arpanet estaba siendo utilizada por organizaciones operativas y deinvestigación en el área de defensa

1990´s Se introdujo WWWNacen los buscadores (Archie, Wais y Gopher)

Tabla No.1 Breve historia redes de datos

Se puede denir una red de datos como un conjunto de computadoras, dispositivos que

se encuentran conectados y que pueden intercambiar información. Los datos pueden servistos como un conjunto de símbolos que pueden ser interpretados; es decir si volvemosal ejemplo de las señales de humo, los símbolos serian la realización de diferentes guras

con el humo, pero si esto no tuviese un signicado para alguien no habría comunicación,

entonces lo realmente importante es la información, denida como un conjunto de datos

procesados, que tienen algún signicado para un emisor (quien está enviando) o un

receptor (quien la está recibiendo).

Esto se traslada de la misma manera a una red de computadores, teniendo en cuentaque en un computador lo que puede variar es un nivel de voltaje, por ejemplo: 0 y 5voltios. Entonces debemos encontrar algún sistema que nos transforme ese voltaje eninformación, la solución a este problema es el sistema binario, en el que cualquier datose expresa como cadenas de dígitos binarios (uno y ceros), es decir, de querer enviarun “1” lo que realmente está emitiendo el computador es un voltaje de 5V, y si lo que sequiere enviar es un “0”, querrá decir que el computador está enviando 0 voltios. Entonces,si se quiere enviar un mensaje que contiene la letra a, el computador no entiende quees una a, él sólo procesa voltajes traducidos en unos y ceros. Es así que para él, la a esrepresentada por el número 97, pero como decíamos antes, el computador solo entiendeunos y ceros, tenemos que hacer la conversión del sistema decimal al binario.

En la gura No. 1, se aprecia el proceso de conversión. El número en notación decimal,

el cual se llamará dividendo, se divide entre 2 (divisor) y se repite el proceso hasta queya no queden cifras del dividendo sin bajar

Figura No. 1 Conversión decimal binario

97 2

2

2

2

2

2

48

24

12

6

3

1

11

0

0

0

0

9710

= 11000012


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SESIÓN 1 INTRODUCCIÓN A LAS REDES


Luego el número binario será la cadena de unos y ceros correspondientes a los residuosde las divisiones, organizados de derecha a izquierda como se muestra en la gura

anterior.

Es así que el número 97 se representa por el 1100001. Cada dígito 1 ó 0, en adelante

lo llamaremos bit. Cada bit está en una potencia de dos, siendo la menor, el bit que estámás a la derecha, es decir si quisiéramos realizar el proceso contrario utilizaríamos elproceso mostrado en la gura No.2

Figura No. 2 Conversión binario decimal

Como se puede observar el bit de menor peso es el que está más a la derecha, y lecorresponde la potencia de 2º, al siguiente de derecha a izquierda la potencia 21 yasí sucesivamente, luego de identicar la potencia de dos, se multiplica por 1 ó 0, de

acuerdo al valor del bit, nalmente se suma el resultado de cada uno de los productos,

obteniéndose de esta manera el valor del equivalente en decimal del número. De estamanera es como un computador interpreta la información para enviarla luego a través dela red.

Figura No.3 Mapa conceptual de redes

Clasifcación Redes

1 1 0 0 0 0 1

6 5 4 3 2 1 0

26 25 24 23 22 21 20

64 32 16 8 4 2 11x64 1x32 0x16 0x8 0x4 0x2 1x1

64 32 0 0 0 0 1

Número en decimal = 64+32+1=97

bit de mayor peso bit de menos peso

Potencia de 2

Redes

Aplicaciones

Hardware de Redes

Software de Redes

Tipo de transmisión

Distancia de cubrimiento

Medio

Capas

Jerarquía de Protocolos


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• AplicacionesUna red, es un conjunto de dispositivos interconectados para compartir información,recursos y servicios, pero ¿Qué aplicaciones tienen estas redes?Para responder esta pregunta, imagina qué pasaría si en una empresa noexistieran las redes de computadoras, primero ¿cuántas impresoras tendría que

tener la empresa?, ¿Cómo compartirían la información de inventarios, contabilidad,nómina entre otros, de manera rápida? ¿Qué pasaría si la empresa tuviera variassedes, como se enviará la información entre ellas? ¿Podrían enviarse correoselectrónicos? ¿Hacer chats?, ¿videoconferencias?

La respuesta a todas las preguntas del párrafo anterior es que esas actividades sevolverían muy complejas o imposibles de realizar, entonces ya tenemos nuestrasprimeras aplicaciones de las redes en el sector de los negocios

Ahora revisemos que pasaría en la UTB si no tuviéramos acceso a la red, notendríamos posibilidad de opinar en los foros, ni de acceder a las aulas virtuales,

ni revisar nuestros correos, ni presentar las tareas, parciales y actividades.Precisamente esta es otra gran área de aplicación de las redes, la educación;tampoco podrías ingresar a redes sociales como facebook o a chatear con losamigos. En otras palabras, otra gran área de aplicación de las redes son los temassociales. Adicionalmente, existen otras aplicaciones de las redes, por ejemplo; enmedicina, el gobierno, los juegos entre otros.

2. HARDWARE DE REDES

• Clasifcación Redes de DatosExisten muchas maneras de clasicar las redes de datos; por su alcance, por su

tecnología, por su topología, por la dirección en que van los datos, por la direcciónen que se envían los datos, En la tabla No. 2, podemos ver las distintas formasde clasicación.

Criterio deClasifcación

Tipos

Tecnología detransmisión

• Redes de Difusión (broadcast): Tienen sólo un canal de comunicación,cuando un computador envía un paquete, lo envía a todos los equiposque estén en la red. Es decir, todos los computadores escuchan elmensaje pero sólo lo procesa el computador a quien va dirigido. Elresto, lo ignora.

• Redes Multidifusión (Multicast): En este caso el mensaje no es enviado

a todos los equipos sino a un solo grupo.• Redes punto a punto: El mensaje es enviado a un solo equipo.


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Escala

• Redes de área personal PAN: Integradas por los dispositivos que estánsituados en áreas inferiores a un metro, y está destinada a una solapersona. Por ejemplo la red inalámbrica que conecta el auricular delbluetooth al celular, un ratón inalámbrico con el computador.

• Redes de área local LAN: Redes que se encuentran en un edicio o un

campus de menos de 1km de distancia, por ejemplo un café internet.• Redes de Área metropolitana MAN: Abarcan una ciudad, por ejemplo lared de televisión por cable o las redes Wi-Max 802.16

• Redes de Área Amplia WAN: Abarcan un país o un continente, ejemploInternet.

Medio detransmisión

• Alámbricas: Usan algún tipo de cableado: UTP• Inalámbricas: La comunicación se realiza mediante tecnologías que no

necesiten un cable para interconectarse ejemplo: redes Wi- 802.11,bluetooth.

Medio detransmisiónsegún sentido

• Simplex: Redes en que la información va en un solo sentido, ejemplo latelevisión.

• Half Duplex: Redes en que la información va en dos sentidos pero no altiempo, ejemplo walkie-talkie.

• Full Duplex: Redes en la que la información va en dos sentidos altiempo, ejemplo: Red telefónica.

Tabla No. 1 Clasicación redes de datos

3. SOFTWARE PARA REDES

Ya hemos hablado mucho de la clasicación de las redes a nivel de hardware, de los

aspectos físicos de las mismas, pero para que puedan funcionar, no basta sólo elhardware. Tenemos que hablar entonces, del software que se encarga del procesamientoy envío de la información.

Para limitar la complejidad y estandarizar las redes, la mayoría se organiza a través decapas con funcionalidades especícas, es así como se puede establecer una serie de

reglas para su comunicación. La capa del transmisor le habla a su equivalente con elmismo conjunto de reglas, a este lenguaje lo llamaremos en adelante protocolo.

Un ejemplo podría ser el siguiente: Un empresario habla español, pero se quierecomunicar con otro que habla francés, el mensaje que quiere enviar a través del fax es:“la casa está en venta”,1 ya que los dos hablan idiomas diferentes. ¿Cómo se podríalograr esta comunicación?

Siguiendo el modelo de capas (ver gura No.4), cada empresario (ambos empresarios

tienen procesos similares, y están en la capa 3) contratan un traductor y una secretariapara enviar el mensaje en cuestión. Los traductores acuerdan un idioma común queentienden a la perfección los dos; el inglés, para que el mensaje se convierta en “Thehouse is for sale”, así que podemos decir que el protocolo de la capa 2 es el inglés, sivemos los procesos que se hacen en la capa dos son similares tanto para el empresarioque está en la ubicación 1 como el que se encuentra en la ubicación 2.1. Ejemplo basado libro Redes de Computadoras cuarta edición. Andrew Tanenbaum


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Ahora bien el traductor tiene que darle el mensaje a una secretaria (protocolo capa 1)para que lo envié vía fax a la ubicación B. Cuando el mensaje llega a B, se traduce afrancés “La maison est a vendre” a través de la interfaz de las capas 2 y 3.

A este tipo de modelo se le conoce como modelo de capas, que es la base de la

comunicación en las redes de datos. Este tipo de modelos los iremos profundizando a lolargo del módulo. Es importante tener en cuenta que:

• El protocolo de cada capa es independiente de las otras, mientras no se cambienlas interfaces, es decir, se podría cambia el inglés por el alemán si se quisiera,siempre y cuando la interfaz se mantenga y ambos estén de acuerdo.

• Las secretarias pueden cambiar el medio de enviar la información de fax a correoelectrónico o teléfono sin que se afecte la comunicación.

Figura No. 4 Modelo de Capas Empresario 1 – Empresario 2

UBICACIÓN A UBICACIÓN B

La casa estaen venta

InglésThe

house isfor sale

Fax #

Inglés

Thehouse isfor sale

1

2

3

Empresario 1

Traductor 1

Secretaria 1

La maisonestà vendre

InglésThe

house isfor sale

Fax #

Inglés

Thehouse isfor sale

1

2

3

Empresario 2

Traductor 2

Secretaria 2

Mensaje

Informaciónpara eltraductor

remoto

Informaciónpara lasecretariaremota


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ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1

Propósito: Comprender la jerarquía de protocolos y diseño de capas.

Descripción: Esquematiza un modelo de capas para la transmisión por correo electrónicoy en un lenguaje diferente al de la Figura 4. ¿Qué Cambiaria?

Criterios de EvaluaciónEsquematizar de forma correcta el protocolo y el diseño de capas.

Propósito: Seleccionar el tipo de redes y de servicios que sean apropiados para la

solución de un problemática en un contexto determinado.

Descripción: Si un empresario tiene 3 sucursales de su empresa en diferentes ciudades,y aún no tiene ninguna red implementada, pero quiere que todas sedes se puedancomunicar. ¿Qué tipo(s) de red(es) le recomendarías?

Criterios de Evaluación

Plantear los diferentes tipos de redes que se pueden implementar en un entorno real.


ANOTACIONES


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UNIDAD 2

MODELOS DE REFERENCIA:

OSI Y TCP/IP

SESIÓN 2MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP

Cuando los equipos activos de red empezaron a ser replicados, fabricados y distribuidospor diferentes empresas en diferentes países, se empezó a generar una problemáticaconexa con todo este desarrollo e innovación: la comunicación entre estos.

Sabiendo que la red de redes nace por necesidades militares de la agencia norteamericana ARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados), y que esta red (ARPAnet)

rompe las barreras hacia la Europa Occidental y Japón, los fabricantes de equipos dered diseñaban hardware y software que cumpliera con sus propias especicaciones y

requerimientos. Así como existían (y existen) estándares diferentes para la distribuciónde energía eléctrica, para la TV analógica o para la telefonía, las primeras redes dedatos también estaban en vías de “heterogenizacion” de no ser porque se logró diseñary establecer un “modelo” único.

Para nales de los años 70, dos proyectos similares empezaron a gestionarse de forma

independiente pero con el mismo n: homogeneizar el hardware y software para los

equipos de red. Uno empezó con el CCITT (Comité Consultativo Internacional de Telefoníay Telegrafía) y otro en la ISO (Organización Internacional para la Estandarización). Para1983 ya se tenía un documento conjunto y en 1984 aparece el estándar como ISO 7498(para la OSI) y X.200 (para el CCITT, actual ITU-T). Sin embargo, mundialmente esconocido como Modelo Básico de Referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos,o Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos, abreviado en Modelo OSI.



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SESIÓN 2 MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP


En la década de los 80s, internet como la versión avanzada de ARPAnet, liberada paraentornos comerciales, nancieros, académicos y nalmente residenciales, maduró otro

“modelo”, uno más práctico que venía de la mano con la tecnología de ARPA desarrolladadesde 1973 el famoso TCP (en ese entonces: Programa de Control de Transmisión). Yaen 1977, una nueva versión surge apoyada en el Protocolo de Internet o IP. Aquí ya se

denomina TCP/IP.

A diferencia del Modelo OSI de la ISO, el cual era ante todo un modelo abstracto, el ModeloTCP/IP ya venía trabajando con una Pila de Protocolos, esto es, un conjunto estándar delenguajes implementados en software que empezaban ya a discriminar a nivel operativo,cuando un grupo de bits se convertía en un dato, se procesaba, se retornaba a bits, setransmitía por un medio de comunicación y viceversa. Aunque TCP/IP no era el único

jugador del mercado en ese entonces (también existían protocolos como IPX/SPX deNovell y Apple Talk para equipos Macintosh) terminaron sucumbiendo ante el dominiodel modelo que ya tenía una funcionalidad probada y que terminaría imponiéndose comoprotocolo dominante en la creciente Internet.

Otra diferencia clara entre Modelos es su estructura que se graca como un modelo en“pila” (stack ), esto es, como una columna de bloques uno sobre otro, haciendo referenciaa la diferencia entre el ser humano como usuario de los datos (en la parte superior) y losmedios de comunicaciones como las rutas físicas (cable, bra óptica, radiofrecuencia,

etc.) por donde viajan esos datos en formato binario (en la parte inferior).

La pila de protocolos de TCP/IP incluye solo 4 capas, a diferencia de las 7 capas querepresentan el modelo OSI.

Figura No.5 Comparativa modelo OSI y TCP/ IP


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Unidad 2MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP

Conmutación y EnrutamientoUniversidad Tecnológica de Bolívar

Ahora, ¿qué representa cada “capa”? Para responder esta pregunta, debemos devolver-nos al esquema del modelo como un ejemplo abstracto de lo que las redes (y claro, loselementos que la componen) deben “hacer”, según lo resaltada en la siguiente tabla:

Capa Nombre Descripción

7 APLICACIÓNEs la capa más alta, la que enfrenta el usuario al frente de unequipo conectado a una red consultando una base de datos,un mensaje de texto, un e-mail o la impresión de un archivo.

6 PRESENTACIÓNEs la capa que intermedia entre los datos del usuario y la capade aplicación, donde se ejecutan procesos como encriptación,conversión, formato y compresión de los mismos.

5 SESIÓNEsta capa es la de comunicación entre usuarios,estableciendo, gestionando y terminando la comunicaciónentre los mismos.

4 TRANSPORTEEsta capa se encarga de las conexiones punto a puntoo extremo a extremo, así como de su conabilidad,segmentación y de-segmentación de los datos en unasecuencia adecuada además del control de ujo de losmismos.

3 RED

Es la capa donde se hace el manejo lógico deldireccionamiento y manejo de las rutas por donde “viajarán” losdatos, enrutando dichos paquetes y reportando los errores deentrega de los mismos.

2ENLACE DE

DATOS

Esta capa administra el direccionamiento físico y acceso almedio por medio de dos subcapas, que manejan un hardware(tarjeta –NIC- o puerto de red) y un software (driver de dichatarjeta)

1 FISICAEs la capa primaria que incluye la transmisión, modulación ycodicación de los bits. Acá se denen los tipos de conectores,los pines, las especicaciones de los cables entre otros.

Tabla No.3. Responsabilidades capas modelo OSI

Como se puede ver, cada capa tiene una función especíca y a su vez soporta la ejecución

de sus capas inmediatas, tanto hacia “arriba” como hacia “abajo”. Al nal queda, como lo

muestra la gura 5, que los hosts donde se ubican los usuarios nales, están conectados

de forma virtual, por una serie de dispositivos que “hablan” solamente en un formatobinario. Esta es la virtud del modelo: que sin importar el fabricante ni los protocolosempleados, todos deben seguir el modelo.

Ahora, a diferencia de OSI, el modelo TCP/IP es la versión más “real” por cuanto a queésta sí existe como tal, sin demeritar la importancia, preponderancia y pedagogía queOSI representa. TCP/IP se compone de sólo 4 capas que se acomodan sin objeción aOSI como modelo referencial y cuya visibilidad como modelo está en los protocolos quefuncionan y se ejecutan en cada una de las 4 capas. Ello se describe en la siguiente tabla:


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CapaOSI Nombre Capa

CapaTCPIP

Nombre Capa U n i d a d

E n c a p s u l a d o

Dispositivos Protocolos

7 APLICACIÓN

4

A P L I C A C I Ó N

D a t o s

PC, Laptop,Smartphone

SIP, DNS,FTP, SMTP,HTTP, RTP,DHCP, SSI,NFS, Telnet,etc.

6 PRESENTACIÓN n/aMIME, XDR,TLS, SSL

5 SESIÓN n/a SAP, L2TP,PPTP,SOCKS

4 TRANSPORTE 3 TRANSPORTE

S e g m e n t o

n/aTCP, UDP,SCTP,DCCP

3 RED 2 INTERNET P a q u e t e

Enrutador IP (versiones4 y 6), ICMP,IPsec

2ENLACE DE

DATOS

1

A C

C E S O A

L A R E D

T r a m a s

Switch,tarjetas de

red

ATM, PPP,FrameRelay, X25,HDLC, ARP,SLIP, IEEE802.3, etc.

1 FÍSICA B i t s Repetidortransceptor

PDH, SDH-SONET,IEEE 802.3,IEE 802.11,USB,Bluetooth,EIA/TIA-232,POTS, OTN,etc.

Tabla No. 4.Relación modelo OSI modelo TCP/IP


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Unidad 2MODELOS DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP


Es claro que el modelo OSI tiene equivalencia según su función para una serie deprotocolos, pero que no son realmente visibles sobre el modelo de TCP/IP. Además,el modelo TCP/IP gira realmente en torno a IP como protocolo univoco en la capa deInternet (o capa de Red en OSI) a pesar que existen otros que son mas “accesorios” delentorno de la misma, por lo cual alguna literatura habla solamente del “Modelo IP”, siendo

además que a la par de TCP como protocolo de transporte, le acompaña un protocoloque ha venido ganando campo por su amplio rango de acción y crecimiento como lo esel UDP.

En las siguientes sesiones se detallan cada una de las capas del modelo IP como marcoreferencial de las redes de datos, ya que es el modelo que actualmente “tiene vida” sobrela faz del mundo tecnológico actual sin dejar atrás el hecho que es el Modelo OSI elmarco de referencia ampliamente utilizado en el contexto educativo.

Propósito: Relacionar las capas del modelo IP con elementos del mundo real

Descripción: Da un ejemplo justicado de un elemento de la vida real que se ubique encada una de las capas del modelo IP. Justica tu respuesta.

Criterios de Evaluación:

Identicar el aporte de cada capa en cualquiera de los dos modelos de referencia IP

Propósito: Reconocer la necesidad de los modelos de redes.

Descripción: ¿Qué ocurriría si en este momento no tuviésemos un modelo universal enel que se basara la comunicación de las redes de datos?


Identicar la necesidad de los modelos de redes




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ANOTACIONES


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UNIDAD 3

CAPA ACCESO A RED

SESION 3 CAPA FISICA Y DE ENLACE DE DATOSEn este punto, debe ser claro que los modelos IP y OSI de la ISO, al ser modelos dereferencia, explican someramente cómo debería funcionar una red, desde la capa físicahasta la capa de aplicación, siendo que esta se entiende como todo aquel sistema detelecomunicación (por lo general, de naturaleza digital) y la capa de aplicación, todosoftware que requiera conectividad a una red de datos (no necesariamente Internet deforma exclusiva) y que sea manipulado por el usuario, como por ejemplo, un navegador.

Para explicar con mayor facilidad la capa de acceso a red del modelo IP, se analizará laforma en que el modelo OSI la desglosa, es decir como una capa física y una de enlacede datos.

1. LA CAPA FÍSICA

Esta es la capa que modela la conexión como tal, de todos y cada uno de los elementosque intervienen en una red de datos, desde el computador donde se navega en Internet,el teléfono celular con acceso Web, la impresora de red de una ocina, hasta los equipos

más especializados y complejos como los: access points, los switches o los enrutadores. Aquí no importa si se cuenta con cables (enlace alámbrico) o no (enlace inalámbrico).

Además los medios de transmisión de los datos pueden ser basados en cobre, como loscables conduciendo electricidad, pueden ser de cristales de silicio ultra puro como lasbras ópticas conduciendo luz, o sencillamente puede ser aire o vacío (en el espacio),

por donde viajan las ondas de radiofrecuencia de una conexión por medio de antenas.



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SESIÓN 3 CAPA FÍSICA Y ENLACE DE DATOS


En dicha capa, no hay intervención o interacción alguna con las personas, ya que ellenguaje de comunicación son por lo general ráfagas de bits, cambios alternados deseñales que representan los “1´s” y los “0´s” lógicos de la comunicación de datos, comovimos en la sesión 1. La capa física también especica una serie de normas, estándares

y protocolos de envío y recepción de datos, como el PPP (Point-to-Point Protocol) muy

usado en las conexiones vía MODEM en línea telefónica, o el SDH empleado en lasconexiones troncales de banda ancha basados en enlaces de bra óptica.

Funciones y Servicios:

Entre las funciones básicas, la capa física se encarga de:

• El envío y recepción de cada uno de los bits entre los nodos• Modular y codicar la información que circula entre los nodos

• Sincronizar los datos con cualquier sistema de comunicación síncrona• Detectar la señal y evitar que dichos datos se encuentren o se eliminen por otros

medios.

• Modular y multiplexar (multicanalizar) los datos, protegiéndolos.

Por otro lado, la capa física presta los siguientes servicios:

• Delimitar el inicio y n de una comunicación asincrónica

• Ecualizar, ltrar, secuencias y procesar las señales binarias

• Sincronizar las ráfagas de bits enviados en una comunicación síncrona.• Denir los tipos de conexión por medio de protocolos de comunicación.

Al respecto del último punto, los protocolos son los algoritmos que tienen la nalidad de

establecer un patrón de comunicación de acuerdo a los datos que se envían pero que

también se reciben.

En la capa física, existen muchas tecnologías que implementan diferentes protocolos, lascuales a su vez están reguladas y estandarizadas por diversas organizaciones. Entre lasmás destacadas están:

• La Organización Internacional de Estandarización (ISO)• El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)• El Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI)• La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)• La Alianza de la Industria Electrónica/Asociación de la Industria de las

Telecomunicaciones (EIA/TIA)• La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)

Con base en estos, la IETF (Fuerza de Tarea de Ingeniera de Internet) genera unosdocumentos denominados RFC´s (Petición de Comentarios) sobre los cuales seconstruye todo el andamiaje de la estructura tecnológica de Internet sobre el ProtocoloIP, especialmente en software.


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Unidad 3CAPA ACCESO A RED


Estas organizaciones no solo estipulan y determinan los voltajes y corrientes de lasseñales eléctricas, las cuales se pueden convertir a cualquier onda electromagnética(bien sea de radiofrecuencia o una señal fotónica), sino que también dene el tipo de

conectores a emplear y las interfaz de las Tarjetas de Interfaz de Red (NIC).

Figura No. 6 Concepción de los datos y sus medios de transmisión en la capa física


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Figura No. 7 Relación entre las señales, los cables y los conectoresEn este caso, cables de conexión serial de enrutadores Cisco

Tipos de medios

Los medios de transmisión de datos binarios varían y dependen de diferentes condiciones,tales como: costos de los materiales, distancias a cubrir, la geografía, área de penetración,las condiciones atmosféricas, el ruido (eléctrico) presente, la movilidad o portabilidad, etc.

Por ejemplo: Para una compañía de varios empleados, que ocupan diversas zonas enuna edicación, un sistema de cableado puede ser barato de implementar, relativamente

sencillo de controlar y fácil de monitorear. Pero si esta ocina se conecta a otra sede,en otra ciudad –por ejemplo-, el cableado de cobre quizás ya no es una buena opciónpor sus limitantes de resistividad vs longitud, lo que requeriría de repetidores cadadeterminada distancia. Dicha falencia se podría compensar con una bra óptica, la cual

es más barata en términos de distancia vs ancho de banda y más segura, pero másdifícil de implementar y gestionar. Por otro lado, si miembros de dicha empresa requierenmovilidad, una conexión inalámbrica les aportaría las notables ventajas que tiene frente


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a cualquier tipo de cableado, pero estarían limitados a las potencias de transmisión,cobertura de las antenas para poder captar señales en diversos lugares y en algunoscasos, inseguridad en la información.

De igual forma, existen muchos equipos que permiten la “conmutación del medio”, o sea,

que una señal digital puede estar en medio eléctrico (cableado de cobre) y convertirseen una lumínica (bra óptica) o pasar de una lumínica a una onda de radiofrecuencia

(enlace inalámbrico), sin tener que implementar canales independientes. Véase como siuna persona (los datos) para moverse de una ciudad a otra, toma diferentes medios detransporte: primero toma un bus, luego tomaría un tren y después toma un vuelo: aunqueel medio cambia –el sistema de transporte-, la persona “sigue siendo la misma”.

Por otro lado, la capa física determina el ancho de banda (dado en Hz, en nuestro caso,MHz) de transición, con lo que las velocidades varían: una bra óptica es más “rápida”

que un cableado de cobre, al igual que un avión supera con creces la velocidad nominalde un bus; esto es, la bra óptica tiene un ancho de banda más amplio que cualquier

cableado de cobre.

Figura No. 8 Fuentes de ruido típico que puede afectar un cableado de cobre

Sin embargo, los canales de transporte de datos no son ideales: el ruido es un elementopresente en todo canal y afecta seriamente la señal, a pesar que unos canales son másinmunes a este efecto que otros. Existe entonces una Relación Señal a Ruido o S/N,

que es una relación logarítmica entre la potencia de la señal y la presencia de ruido en elcanal donde viaja, luego en número máximo de bps (bits por segundo) en un canal “real”está mostrado por la siguiente ecuación:

bps = H * log2 (1 + S/N), donde H es el ancho de banda del canal.


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Dentro de las técnicas más comunes para “inmunizar” el cableado de cobre contra elruido, se tiene por ejemplo:

• Seleccionar un tipo de cableado de cobre de mayor categoría (esto se explica condetalle en la parte de Ethernet)

• Ubicar físicamente dentro de una estructura, las rutas de cableado para blindarsefrente a ruido de transformadores o luces uorescentes.

• Usar técnicas adecuadas de ponchado del cableado y adecuación pertinentedentro de canaletas y escalerillas.

Pero para ver puntualmente estas diferencias, a continuación se especican más

detalladamente estos medios:

Cableado de Cobre:

El cobre como elemento principal en la transmisión de energía eléctrica ha estado presenteen los cableados desde hace muchas décadas, sin embargo las formas de congurar y

ensamblar dichos cables hacen la diferencia entre uno y otro, creando “diseños” de cabledestinado para ciertas aplicaciones donde otros no funcionarían como se desea, de ahíque un cableado sea distinto a otro, a pesar de tener el mismo “metal” en su interior.

De allí parten dos tipos especícos de cables de cobre para las redes de datos:

El Cable Coaxial y el Par Trenzado:

El cable Coaxial es un tipo de cable muy común en los sistemas de comunicaciones

análogas y digitales existentes, especialmente en los sistemas de televisión, donde enuna geometría coaxial (o sea, sobre un mismo eje), se encuentra el cable de cobre, unaislante eléctrico cubierto por una lámina de aluminio, una malla de tierra y el encauchetadoexterior.

Figura. 9 Cable coaxial típico

Este cable era muy común en las primeras redes de datos en sus primeros años, pero erade difícil conectorización y de reducido ancho de banda con respecto a las velocidadesactuales. Entre estos, el tipo RG-58 es el adecuado para las redes de datos, siendoaltamente inmune al ruido (el RG-59 es para TV).


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Por otro lado, el cable de par trenzado está basado inicialmente en el cable telefónicoque incluía en un solo envoltorio o “encauchetado” varios pares de hilos, los cuales deacuerdo a su grosor, conectaban grandes estaciones o sencillamente los terminalestelefónicas a los gabinetes en la calle.

Esos “pares” eran, efectivamente, 2 hilos de cobre de bajo calibre (porque conducíanmuy bajas corrientes) que estaban trenzados entre sí esto es, envueltos o “entorchados”aproximadamente con 4 giros por kilómetro en sus primeras versiones. Evidentemente,cada hilo de cable estaba aislado por un aislante, que era usualmente papel paranado

o encerado.

El moderno cable de datos de “par trenzado” no solo tiene más de un par de hilos decobre platinado (mínimo 4 pares), sino que esta encauchetado cada hilo y a su vez, los4 pares, en modernos materiales que lo hacen mejor aislante eléctrico y a su vez, tienecada par más vueltas en la trenza, o sea, está más entorchado (varios giros por metro,inclusive). Este “entorchamiento” lo hace más inmune frente al ruido electromagnético.

Dado esto, se ven entonces 2 tipos de cableado de par trenzado: UTP y STP.

Cable UTP:

La sigla proviene de Unshielded Twisted Pair (Par Trenzado Sin Blindaje), siendo éste elcable de datos más común del mercado. El cable UTP es barato, fácil de instalar, “ponchar”y desplegar. Sin embargo, al no estar “blindado”, no lo hace adecuado para trabajar alargas distancias o en ambientes altamente ruidosos en términos electromagnéticos.

A diferencia del UTP, el cable STP (Shielded Twisted Pair o Par Trenzado Blindado)es más adecuado a largas distancias y más inmune al ruido por tener una pantalla de

aluminio que envuelve los pares, pero es a su vez más costoso y complejo de instalarque su equivalente UTP.

Existe una variante más avanzada del STP y es el cable SFTP (Shielded Foiled TwistedPair o Par Trenzado Blindado por Lóbulos) el cual tiene apantallamiento trenzado en cadauno de sus pares de cobre, siendo este mucho mas inmune al ruido. El más avanzado ycostoso de los cables de par trenzado es el cable SSTP (Super Shielded Twisted Pair oPar Trenzado Super Blindado) que es el “hibrido” del STP y el SFTP.


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Figura No.10 Tipos de cable de Par Trenzado

Ahora, como no solo la inmunidad al ruido es importante, la EIA/TIA ha especicado en el

documento 568A Commercial Building Wiring Standard , los tipos de cableado adecuadossegún las necesidades y requerimientos de la red de datos, diversas “categorías” quehacen nalmente, que un cable sea “más rápido” que otro, sin importar si es UTP, STP oFTP. Esto se conoce también como el estándar ISO 11801.

Categoría Ancho de Banda (MHz) Tipo de cable comúnmente usado

3 16 UTP/STP

4 20 UTP/STP

5 100 UTP/STP

5e 100 UTP/STP

6 250 UTP/STP/FTP

6e 250 a 500 UTP/STP/FTP

7 600 UTP/STP/SFTP /SSTP

7ª 1200 STP/SFTP /SSTP

8 1200 STP/SFTP /SSTP

Tabla No.5. Categoría Cables


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Por otro lado, los conectores para estos cables, denidos también por la EIA/TIA,

establece como conector estándar el RJ-45 (Registered Jack), de 8 pines, el cual paraser adecuadamente instalado y evite afectar el ancho de banda e inmunidad contra elruido del cableado, se debe insertar con no más de 13 mm dentro de éste.

Figura No. 11 Conectores tipo RJ-45

Por lo general, este tipo de cables de par trenzado viene con un código de colorespredenido para su “ponchado” o inserción en los conectores.

Numero de par Color principal o Ring Color secundario o Tipo

1 Azul Blanco-Azul

2 Naranja Blanco-Naranja

3 Verde Blanco-Verde

4 Café Blanco-Café

Tabla No. 6 Colores cables


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De esta forma, para “ponchar” un cable Directo o Normal, se debe hacer siguiendo loscolores en ambos extremos de acuerdo a la norma EIA/TIA 568A:

1. Blanco-Naranja Usos: conectar un PC a un Switch

2. Naranja

3. Blanco-Verde

4. Azul

5. Blanco-Azul

6. Verde

7. Blanco-Café

8. Café

Para hacer un cable Cruzado o Cross Over, en un extremo se debe seguir los anteriores

colores y en el otro se ciñe a la norma EIA/TIA 568B:

1. Blanco-Verde Usos: conectar dos PC´s entre si

2. Verde

3. Blanco-Naranja

4. Azul

5. Blanco-Azul

6. Naranja

7. Blanco-Café

8. Café

La Fibra Óptica: A diferencia del cableado de cobre, el cual típicamente funciona para rangos inferiores alos 100 metros por ser de calibre AWG 24 (580 mA máximo), con lo cual se requeriríanamplicadores de señal cada cierta distancia, sin importar que tipo de categoría sea, la

bra óptica surge como la mejor opción si de velocidad y distancia se trata.

1 2 3 4 5 6 7 8

Verde

Café Azul

Naranja

1 2 3 4 5 6 7 8

VerdeCafé

Azul

Naranja

Nota:Las categorías 1 y 2 no son recomendadas para las redes de datos ya que nologran más allá de los 10 MHz de ancho de banda y no están descritas para losrequerimientos modernos. La categoría 1 se toma por defecto como el cableadotelefónico clásico.


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La bra como tal es un hilo de óxido de silicio (arena) de altísima pureza, que permite la

conducción de rayos de luz, si son estos producidos por un LED especial de alta potenciao un láser, que permite el impulso de haces de luz de alta velocidad en un amplísimoancho de banda.La bra óptica puede ser monomodo o multimodo, siendo la primera mas

veloz y con mayor distancia de envío de señales pero, mas costosa. Y la segunda, mássencilla, no tan rápida, de menor cobertura pero, mas económica(a pesar de ello, la peorbra óptica es aún superior que el mejor de los cables de cobre).

Figura No.12 Tipos de bra óptica y sus características

2. CAPA DE ENLACE

Para hacer que los datos lleguen al equipo por medio de unos cables determinados yalgunos conectores denidos, se tiene que establecer cómo van a ingresar dichos datos

y por cuál medio, con qué tecnología y bajo qué tipología. Por ejemplo: en un sistema detransporte están denidos los diferentes tipos de medios (terrestres, acuáticos o aéreos),

qué matriculas tienen, a qué empresas sirven y por donde viajan. De esta forma, la capade enlace de datos le permite a las capas superiores tener acceso al medio usandotécnicas como el entramado. Por otro lado, controla cómo los datos se ubican en el medioy viceversa, por medio de técnica como el control de acceso y la detección de errores.

En esta capa además, se denen varios estándares que van de la mano con tecnologías

descritas en la capa física. En este caso, el cableado por medio de par trenzado soportala tecnología Ethernet o en Token Ring. La bra óptica puede tomarse como base de

la tecnología FDDI o Gigabit Ethernet, y las conexiones inalámbricas funcionan para latecnología Wi-Fi o WiMax.


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Topologías de red:

Para el desarrollo mismo de la red, se denieron determinadas arquitecturas o topologías

de red que establecen una conexión física que bien puede ser igual o diferente de laconexión lógica.

Dichas topologías siguen una o varias de las siguientes clasicaciones:

• Topología Completamente conectada: Todos los equipos de una red se conectancon todos los otros.

• Topología en Bus: Comparten una vía principal donde ingresa y salen los datos.• Topología en Anillo (y doble anillo): Muy común en los enlaces de datos sobre bra

óptica, pero con la posibilidad de caerse si un nodo falla.• Topología en Malla: Conexión entre equipos similar a la completamente conectada.• Topología en Árbol: Parte de un nodo “padre” y se disgrega hasta nodos

relacionados pero manteniendo una coherencia.• Topología Lineal: No tiene despliegue “lateral”, se apoya sobre una ruta única.• Topologías Combinadas o Híbridas: Combinan las ventajas (y desventajas) de

dos o más topologías.

Figura No.13Topologías capa de enlace

Equipos de capa de enlace:

Los dispositivos activos que “funcionan” en dicha capa son los conmutadores o switches.


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Estos equipos conmutan arreglos de bytes llamados “tramas”. Dichas tramas ante todobuscan ser ráfagas de datos de forma tal que se segmente el ancho de banda delcanal para lograr aumentar la eciencia en la comunicación de datos bajo un esquema

full duplex, de esta manera , los datos pueden ser diseccionados o segmentados peroevitando al máximo las colisiones que se puedan presentar.

Los switches buscan entonces conectar en su esquema de red a los equipos de masalto nivel (a partir de los enrutadores) hacia los medios de comunicación de forma quecontrola como los datos se ubican sobre el medio. Una de las mejores técnicas paralograr esto es con el estándar IEEE 802.3 denominado Ethernet.

La mejor forma de entender el esquema de esta capa es deniendo la estructura de

la trama en la cual el sistema muestra el concepto de segmentación e inicia con el deencapsulamiento.

Figura No. 142 Estructura Trama de capa de Enlace

Ethernet:

Esta tecnología fue denida por el IEEE como 802.3 y está basada en el protocolo de

CSMA/CD, el cual dene que existe un medio común de transporte de datos (el “Ether”)

el cual es una autopista a la cual todos entran y de la cual todos salen –eso es CSMA:Carrier Sense Multiple Access o Acceso Múltiple por Senseo de la Portadora- pero de lacual se debe evitar que existan choques o “colisiones” al ingresar o al salir -CD: Colisión

Detection o Detección de Colisión-.

A continuación se muestra la tabla con las diferentes variantes de Ethernet como mediode transmisión de datos, vía cableado de cobre o bra óptica incluso:


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T i p o

1 0

B a s e - T

1 0 0 B a s e -

T X

1 0 0

B a s e - F X

1 0 0 0

B a

s e

C X

1 0 0 0

B a s e - T

1 0 0 0

B a s e -

S X

1 0 0 0

B a s e -

L X

1 0 0 0

B a s e - Z X

1 0

G B a s e - Z R

M e d i o

E I A / T I A

C a t e g o r í a

3 , 4 , 5

U T P d e 4

p a r e s

E I A / T I A

C a t e g o r í a

5 U T P d e

2 p a r e s

F i b r a

ó p t i c a

m u l t i m o d o

5 0 / 6 2 . 5

µ m

S T P

E I A / T I A

C a t e g o r í a

5 o m a y o r

U T P d e 4

p a r e s

F i b r a ó p t i c a

m u l t i m o d o

5 0 / 6 2 . 5 µ m


m u l t i m o d o

5 0 / 6 2 . 5 µ m

o m o n o m o d o

9 µ m


m o n o m o d o

9 µ m


m o n o m o d o

9 µ m

L o n g i t u d M á x i m a

1 0 0 m

1 0 0 m

2 k m

2 5 m

1 0 0 m

H a s t a 5 5 0 m

d e p e n d i e n d o d

e

l a b r a u s a d a

5 5 0 m

( M M F )

1 0 k m

( S M F )

7 0 k m

a p r o x .

H a s t a 8 0 k m

C o n e c t o r

I S O 8

8 7 7

( R J - 4 5 )

I S O 8

8 7 7

( R J - 4 5 )

S T o L C

m u l t i m o d o

I S O

8 8 7 7

( R J - 4 5 )

I S O 8

8 7 7

( R J - 4 5 )

S T o L C

m u l t i m o d o

S T o L C

m u l t i m o d o

/ S C o L C

m o n o m o d o

S C o L C

m o n o m o d o

S C o L C

m o n o m o d o

T a b l a N o . 7 V a r i a n t e s E t h e r n e t


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Aparte de la capa física, Ethernet maneja una subcapa de enlace de datos que aplicapara todas las tarjetas de red que adoptan dicho estándar: la MAC (Media Access ControlControl de Acceso al Medio). La MAC aparece como una dirección de 48 bits única eirrepetible para todas y cada una de las tarjetas de red que se fabrican en el mundo.Dicha “identicación” (como la cédula de cada persona) está basada en un código de 6

bytes en formato hexadecimal (números y letras hasta la F del alfabeto). Con esta MAC,se puede saber exactamente desde cuál tarjeta de red se está navegando, bien seaenviando o recibiendo información.

En el protocolo IEEE 802.2 se puede apreciar otra subcapa, la LLC (Logical Link Controlo Control de Enlace Lógico). Todo NIC o tarjeta de red debe manejar aparte de una MAC,un protocolo de LLC, con el cual se hace la conexión a protocolos de más alto nivel comoes el IP, el TCP y el UDP (aparte de todos los que están sobre ellos).

La capa LLC permite establecer la compatibilidad entre equipos sin importar su fabricanteo su función, todo equipo de red, sea un computador, una impresora, un switch o un

enrutador, debe manejar y entender la MAC y el LLC. De esta forma se establecen lasdiferentes topologías o arquitecturas de red más allá del cableado estructurado instalado.

Para verse de una forma más clara, el MAC tiene que ver con el hardware de la tarjeta dered, mientras que LLC tiene que ver con su software o driver que la controla y administra.

Propósito: Seccionar características de los elementos de la red que mejoren los tiemposde respuesta de las aplicaciones de software

Descripción: El empresario que tiene las 3 sucursales, ya tiene claro que tipo de redesutilizar. Pero aún no ha denido que tipo de cableado ni topología utilizar en su red LAN.

¿Qué le recomendarías? Justica tu respuesta


Reconocer las características de las topologías de red y el cableado de la misma.

Propósito: Comprender características capa enlace de datos

Descripción: ¿Cuál es la dirección MAC de tu equipo? ¿Cómo la encostraste? ¿Quésignican cada uno de los números?




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ANOTACIONES


Identicar la MAC del equipo, la manera de obtenerla y su signicado.

Propósito: Solución problemáticas de una red en capa física.

Descripción: ¿En qué casos poncharías un cable UTP de manera directa?. ¿Enqué casos de manera cruzada? Poncha un cable UTP de manera cruzada y prueba laconectividad entre dos computadores. ¿Cómo lo hiciste?


Identicar los casos en los que se usa cada tipo de conexión de cable.



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UNIDAD 4

CAPA DE INTERNET

SESIÓN 4 DIRECCIONAMIENTO IP1. SERVICIOS ORIENTADOS Y NO ORIENTADOS A CONEXIÓN

Servicios orientados a Conexión

Los servicios orientados a conexión son aquellos que utilizan un canal para establecer lacomunicación, es decir, debe cumplir con tres condiciones que son:

• Crear la conexión• Transferir datos• Cerrar la conexión

En la gura 15 podrás observar un ejemplo de los servicios orientados a conexión. En

una llamada telefónica en el Teléfono Origen, un usuario desea realizar una llamada (creala conexión). Una vez contestan en el Teléfono Destino, se establece una conversación(transere datos, en este caso: voz) y, nalmente, cuando el usuario cuelga la llamada,

se termina la comunicación (cierre de conexión).

Figura No. 15 Ejemplo servicio orientado a la conexión



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SESIÓN 4 DIRECCIONAMIENTO IP


En redes de comunicación de datos, los servicios orientados a conexión utilizan unatécnica llamada circuitos virtuales.

Las ventajas de este tipo de servicio son:

• Conabilidad• Control del ujo de información

• Control de errores

Servicios No Orientados a Conexión:

Los servicios no orientados a conexión utilizan una dirección especíca para establecer la

comunicación con el destino. En dicha dirección viaja la siguiente información de control:

• Dirección del origen• Paquetes (mensaje dividido)• Dirección del destino

En este tipo de servicios no importa por dónde viaje la información. El objetivo es quelos paquetes lleguen al destino y posteriormente se organizan. La técnica que utilizaeste servicio es datagrama, es decir, los paquetes son tratados por la red de formaindependiente. En la gura N. 16 se muestra cómo funciona este tipo de servicio: los

paquetes de datos 1,2 y 3 salen de A para llegar a B y no importa por cuál camino sevayan los paquetes, lo importante es que lleguen a su destino.

Figura No. 16 Servicio no orientado a la conexión

Las ventajas de los servicios no orientados a conexión son:

• Independencia de ruta• Ecacia


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Unidad 4CAPA DE INTERNET


Resumen de servicios: en la tabla N. 8 se encuentra el resumen de los servicios y sicorresponde o no a la orientación de la conexión.

SERVICIOS Y SU ORIENTACIÓN A CONEXIÓN

Servicio Orientado a Conexión No Orientado a Conexión

Telnet X

Ftp X

Correo electrónico X

Http X

Chat X

Voz IP X

Video streaming X

Ping X

Enrutamiento X

Telefonía X

Finger X

Tabla No.8 Servicios orientados y no orientados a la conexión

2. PROTOCOLO IP

Internet Protocol o Protocolo de Internet. Es un protocolo no orientado a conexión quese encarga del direccionamiento lógico dentro de una red de comunicación de datos. Enotras palabras, el protocolo IP se encarga de dar la dirección lógica a la red para quelos paquetes o datagramas puedan llegar a su destino, pero no garantiza dicho objetivo.IP no garantiza la llegada del mensaje, pero sí la seguridad de la información de controldentro del mismo. Esta información de control se llama cabecera y contienen la dirección

origen y destino del paquete. Todo el paquete estructural del protocolo IP se encuentraencapsulado en la PDU (Protocol Data Unit – Unidades de Datos de Protocolo).


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Figura No.17 PDU de la Arqutectura TCP/IP (Tomado de Comunicaciones y Redes de Computadores, Stallings William, 6ª Edición)

Figura N. 18 Suite de Protocolos IP (Tomado de julyandrian.wordpress.com)

Secuenciade bytes deaplicación

SegmentoTCP

DatagramaIP

Paquetedel nivel

de red

Datos del usuario

CabeceraTCP

CabeceraIP

Cabecerade red


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Figura No.19 Familia de Protocolos IP(Tomado de Comunicaciones y Redes de Computadores, Stallings William, 6ª Edición)

Actualmente, el direccionamiento IP suministrado por este protocolo, utiliza las versiones

4 y 6, mejor conocidos como: IPv4 e IPv6 respectivamente. A continuación en el tema deesquemas de direccionamiento IP te explicará la diferencia entre las versiones.

3. ESQUEMAS DE DIRECCIONAMIENTO IP

El protocolo IP proporciona diferentes maneras de asignación de una dirección. Para ellotiene en cuenta las versiones 4 y 6. En la tabla No. 9 podrás apreciar las diferencias ysimilitudes entre ambas versiones.

Diferencias y Similitudes IPv4 e IPv6

Características IPv4 IPv6

Sistema numérico Binario Hexadecimal

Separación de segmento Punto (.) Dos puntos (:)

Cantidad de segmentos 4 8

Bits de información 32 128

MIME

BGP FTP HTTP SMTP TELNET SNMP

TCP UDP

ICMP IGMP OSPF RSVP

IP

BGP Protocolo de pasarela frontera OSPF Protocolo abierto del primer caminomás corto

FTP Protocolo de transferencia de cheros RSVP Protocolo de reserva de recursos

HTTP Protocolo para la transferencia de

hipertextos

SMTP Protocolo sencillo de transferencia de

correo electrónicoICMP Protocolo de mensajes de control en

InternetSNMP Protocolo sencillo de gestión de redes

IP Protocolo Internet TCP Protocolo de control de transmisión

MIME Extensiones multipropósito de correoelectrónico en Internet

UDP Protocolo de datagramas de usuario


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Diferencias y Similitudes IPv4 e IPv6

Características IPv4 IPv6

Ejemplo 192.168.1.0

Segmentos Octeto

Unidad de segmentos Byte

Tabla No.9 Diferencias IPV4 IPV6

Esta sesión te mostrará el esquema de direccionamiento de la IP versión 4. Debes teneren cuenta que la IPv6 diere del sistema numérico de IPv4. Sin embargo, el objetivo es

el mismo.

En la versión 4, la estructura de la IP es la siguiente:

• Dirección IPv4:

Consta de 4 octetos, es decir, 8 bits de datos binarios en cada octeto que sumadosequivalen a 32 bits y se representan en notación decimal así:

Figura No. 20 Partes de la Dirección IPv4

Asimismo, estos tienen su conversión a binario

Figura N 21. Dirección IPv4 en binario

Tipos de Direccionamiento IPv4:El direccionamiento se divide en clases (detalladas en la gura No.21) dentro de la IPv4.

En ellas se especica que parte del direccionamiento corresponde a la red (porción de

bits para identicar la red a la cual se está conectado) y cuál parte le corresponde al host

(cuántos nodos se pueden conectar a la red):

En notación decimal: 192. 168. 1. 0

En binario: 11000000. 10101000. 00000001. 00000000

192. 168. 1. 0

Primer Octeto Cuarto Octeto

Segundo Octeto Tercer Octeto


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4. SWITCH Y ROUTER

Los switches (conmutadores) y los routers (enrutadores) son equipos activos (aquellosque necesitan de energía eléctrica para funcionar) los cuales cumplen tareas especícas

las cuales serán descritas a continuación:

Switches:

Dispositivo que se encarga de interconectar los equipos y/o dispositivos en una red decomunicación de datos. Estos surgieron por la necesidad de reemplazar a los hubs. Lafunción principal es controlar el ujo de información (envío de tramas) y hacerlo llegar al

destino correspondiente sin tener que replicar dicho ujo a todos los dispositivos que se

encuentran en la red.

Ventajas:

• Disminuye las colisiones al reducir el número de dispositivos a los cuales se lesenvía la información.• Segmentan la red, ya que existen dominios de colisiones diferentes por cada

puerto en el que se conecte un dispositivo.• Aumenta la velocidad de transmisión• Permite trasmisión full dúplex• Existe un ancho de banda dedicado por cada dispositivo que esté conectado a un

puerto de switch.

Funcionamiento del switch:

El switch funciona realizando las siguientes operaciones:

• Aprendizaje: El switch llena una tabla internamente con las direcciones MAC queestán solicitando su servicio de transmisión. Si un dispositivo por primera vez envíatramas, esta dirección MAC del dispositivo origen se almacenará en la tabla delswitch. Asimismo, el switch almacena el número del puerto por donde el dispositivoorigen envía las tramas. Posteriormente, cuando un dispositivo origen requieralos servicios del switch, este buscará si ya existe una dirección MAC igual a la deldispositivo transmisor; si ya existe, hará caso omiso a esta dirección MAC, de locontrario, la almacenará para eventos futuros. La dirección MAC origen que yafue guardada la utilizará el switch para enviarle información. La tabla del switch en

donde se guardan las direcciones se conoce como CAM (Memoria de ContenidoDireccionable).

• Actualización: En esta operación, el switch almacena una marca horaria quepermite saber cuándo fue la última vez que esa dirección fue referenciada. Lamarca horaria es un histórico de las direcciones almacenadas. Si pasado un


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tiempo considerable una dirección MAC no es referenciada, entonces se le daráde baja. Adicionalmente, la marca horaria se actualiza cada vez que se referenciela dirección MAC que se encuentra en la CAM.

• Inundación o Flooding: Cuando el switch debe enviar una trama a una direcciónMAC destino y no conoce el puerto por donde enviarlo, este envía una trama atodos los dispositivos que se encuentran conectados a él excepto al que envióla trama origen. Esta trama enviada a todos los dispositivos se conoce comoInundación o Flooding.

• Reenvío selectivo: Esta es la operación alusiva a la función principal del switch,que como se escribió en párrafos anteriores, es controlar el ujo de información

(envío de tramas) y hacerlo llegar al destino correspondiente sin tener que realizarun ooding porque ya conoce el puerto por donde enviarlo, ya que este fue

almacenado junto con la dirección MAC en la CAM.

• Filtrado: es cuando el switch no reenvía las tramas que le llegan de un dispositivoorigen, ya que se pueden presentar casos particulares si se ejecuta el envío. Porejemplo: una trama que no cumpla con todos los procesos de vericación del

sistema, entonces la trama no se reenvía a la dirección origen. Otro caso es el deno reenviar la trama por el puerto donde se recibió.

Router (enrutador):

Dispositivo que se encarga de direccionar los mensajes dentro de la red de comunicaciónde datos. La función principal del router es seleccionar las rutas por donde viajará lainformación y dirigir el mensaje a su destino. Este mensaje se envía en forma de paquetes.

Ventajas:

• Eciencia

• Ecacia

• Seguridad• Control de la información que ingresa y sale de una red• Utiliza identicaciones en la red (direccionamiento)

5. CONFIGURACIÓN BÁSICA DE EQUIPOS ACTIVOS

A continuación se describe en la tabla No.11 cuáles son algunos de los comandos utilizadospara congurar routers y switches. En el desarrollo de las teleclases ampliarás el tema,

es por ello que te sugiero realizar la actividad de aprendizaje en donde se muestra unejemplo de conguración de estos dispositivos.


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¡Recuerda!

Equivalencias Unidades de medida de Información

Medida Representación Equivalencia

bit b 1 ó 0

Byte B 8 bits

Kilobyte KB 1024 bytes

Megabyte MB 1024 KB

Gigabyte GB 1024 MB

Terabyte TB 1024 GB

Petabyte PB 1024 TB

Exabyte EB

Zettabyte ZB

Yottabyte YB

Tabla N.10.Equivalencias

Un bit es la mínima unidad de medida deinformación. Byte (B): hace referencia a lacapacidad de almacenamiento.1 Octeto

equivale a 1 Byte


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51



D e s c r i p c i ó n d

e c o m a n d o s

S w i t c h

R o u t e r

O b s e r v a c i

ó n

M o d o U s u a r i o

s w i t c h >

r o u t e r >

M o d o P r i v i l e g i a d o

s w i t c h #

r o u t e r #

M o d o d e C o n g u r a c i ó n G l o b a l

s w i t c h ( c o n g ) #

r o u t e r ( c o n g ) #

C o n g u r a c i o n e s d e I n t e r f a z u o t r a s

s w i t c h ( c o n g - ) #

r o u t e r ( c o n g - ) #

A c t i v a r m o d o s d e e j e c u c i ó n

s w i t c h > e n a b l e

r o u t e r > e n a b l e

A l e j e c u t a r e s t e c o m a n d o s e

p a s a d e m o d o u s u a r i o

a m o d o

p r i v i l e g i a d o .

D e s a c t i v a r m o d o s

d e e j e c u c i ó n

s w i t c h # d i s a b l e

r o u t e r # d i s a b l e

A l e j e c u t a r e s t e c o m a n d o s e p a s a

d e m o d o p r i v i l e g i a d o a

m o d o

u s u a r i o

M o s t r a r l a i n f o r m a c i ó n d e

c o n g u r a c i ó n e n e

j e c u c i ó n s o b r e

e l d i s p o s i t i v o

S w i t c h # s h o w r u

n n i n g - c o n g

r o u t e r # s h o w r u n n i n

g - c o n g

P a r a q u e s e e j e c u t e d e b e e s t a r e n

m o d o p r i v i l e g i a d o l a e s c r i t u r a d e l

c o m a n d o

M o s t r a r e s t a d í s t i c a

s d e l a s

i n t e r f a c e s d e l o s d i s p o s i t i v o s

S w i t c h # s h o w i n

t e r f a c e s

R o u t e r # s h o w i n t e r f a c e s

S e p u e d e a g r e g a r a l

n a l e l p u e r t o

q u e s e d e s e e e s p e c i c a r . P o r

e j e m p l o R o u t e r # s h o w

i n t e r f a c e s

s e r i a l 0 / 1

M o s t r a r l a i n f o r m a c i ó n s o b r e l a

v e r s i ó n c a r g a d a a c t u a l m e n t e e n e l

s i s t e m a o p e r a t i v o d e l d i s p o s i t i v o

s h o w v e r s i ó n

s h o w v e r s i ó n

P u e d e e j e c u t a r s e e n c

u a l q u i e r

m o d o


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D e s c r i p c i ó n d e c o m a n d o s

S w i t c h

R o u t e r

O b s e r v a c i ó

n

M o s t r a r l a t a b l a M A

C

s h o w m a c - a d d r e s s - t a b l e

N / A

P u e d e e j e c u t a r s e e n c u a l q u i e r

m o d o

M o s t r a r l a t a b l a A R

P d e l

d i s p o s i t i v o

s w i t c h # s h o w a r

p

r o u t e r # s h o w a r p

S o l o s e e j e c u t a e n m o d

o

p r i v i l e g i a d o

M o s t r a r l a c o n g u r a c i ó n g u a r d a d a

e n l a N V R A M ( m e m

o r i a n o v o l a t i l

d e l d i s p o s i t i v o )

s w i t c h # s h o w s t a

r t u p - c o n g

r o u t e r # s h o w s t a r t u p

- c o n g

S o l o s e e j e c u t a e n m o d

o

p r i v i l e g i a d o

M o s t r a r e s t a d í s t i c a s d e I P v 4 d e l a s

i n t e r f a c e s

s h o w i p i n t e r f a c e

s h o w i p i n t e r f a c e

P u e d e e j e c u t a r s e e n c u a l q u i e r

m o d o

M o s t r a r r e s u m e n d e i n t e r f a c e s y

s u e s t a d o d e o p e r a

c i ó n

s h o w i p i n t e r f a c e b r i e f

s h o w i p i n t e r f a �

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