Fund. cableado v&d capitulo 02.1

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Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014 Ing. Robert Andrade Troya 1 Fundamentos de Cableado de Voz y Datos Ing. Robert Andrade Troya 2014 Capítulo 2 Agenda Fundamentos de Redes Introducción a las redes Tipos de redes Revisión del modelo OSI Funciones de la capa física Funciones de la capa de enlace de datos Funciones de las otras capas Introducción a las Redes Qué es una Red de Computadoras ? Objetivos y Beneficios de las Redes Características de las Redes Enlaces de Comunicación Tipos de Redes Según la Forma de Procesamiento Según la Técnica de Transmisión Según el Alcance Geográfico

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Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014

Ing. Robert Andrade Troya 1

Fundamentos de Cableado de Voz y Datos

Ing. Robert Andrade Troya

2014

Capítulo 2 ‐ Agenda

Fundamentos de Redes

• Introducción a las redes

• Tipos de redes

• Revisión del modelo OSI

• Funciones de la capa física

• Funciones de la capa de enlace de datos

• Funciones de las otras capas

Introducción a las RedesQué es una Red de Computadoras ?

Objetivos y Beneficios de las Redes

Características de las RedesEnlaces de Comunicación

Tipos de RedesSegún la Forma de Procesamiento

Según la Técnica de Transmisión

Según el Alcance Geográfico

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Introducción a las Redes¿Qué es una red de computadores?

Definición técnica:Conjunto de Computadores y dispositivos auxiliares que se

encuentran interconectados entre sí, y que permiten el intercambio de información

Interconexión por medio de diversos tipos de enlaces

Definición administrativa:Herramienta tecnológica que ofrece a las empresas

significativos ahorros de costos en la producción y venta de sus bienes y servicios, en la comunicación interna y externa, y en su administración general

Basada en computadores y enlaces de comunicación

Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes

Ahorros en costos de producción, distribución y venta de bienes y servicios

Industria:

Ej: Líneas de producción automatizadas

Comercio:

Reducción del costo de Inventarios 

Venta Electrónica.

Banca:

Sobra mencionar su importancia en este campo!

Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes

Ahorros en comunicación interna y externa

Interna:

E‐Mail, GroupWare, etc.

Tecnología CTI (Computer Telephony Integration)

Intranets.

Externa:

E‐Mail, Extranets y Telefonía a través de la Internet

Internet como medio de transmisión de Datos.

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Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes

Ahorros en todos los aspectos administrativos de la empresa

Administración:

Facilidades para la recopilación y acceso a información actualizada sobre el estado de la empresa

Atención a Clientes:

A través de tecnologías como Workflow, se mejora en forma espectacular el nivel de servicio dado a clientes

Capacitación Interna:

Intranets, Videoconferencias, etc. 

Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes

Sus características varían de acuerdo a varios factores tales como:

Número de dispositivos enlazados

Caso mas simple: 2 computadores interconectados

Caso mas complejo: la Internet!!

Alcance geográfico

Alcance local (oficina, edificio), metropolitano (ciudad), nacional, internacional, o mundial

Medios físicos de transmisión de señales

Alámbricos (cobre, fibra óptica, etc.) o inalámbricos(aire)

Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes

Forma de procesamiento de la información

Procesamiento Centralizado

Procesamiento Distribuido

Accesibilidad de la Red

Redes Privadas: pertenecen a una sola empresa o grupo

Redes Públicas: libre acceso a todo quien pueda pagar la tarifa de uso (ej: la Internet)

Forma de transmisión de la información Alámbricos

Transmisión Dedicada vs Transmisión Broadcast

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Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes

Pero a mas de las características que las diferencian, las Redes también tienen ciertas características comunes:

Requieren Enlaces de Transmisión ==> 2 formas:

Enlaces Dedicados

Enlaces Compartidos

Requieren de Software de Control de la comunicación

Varias alternativas: TCP/IP (usado en Internet), SNA (usado en ambientes IBM), NetBIOS (usado en ambientes Microsoft), etc.

Introducción a las RedesEnlaces de Transmisión

Enlaces Dedicados

Conectan sólo 2 dispositivos (nodos)

Varios Enlaces pueden ser combinados entre sí, a fin de interconectar todos los nodos necesarios

3 esquemas de combinación:

• Todos‐contra‐Todos,  Nodo‐Central,  Mixto

Enlaces Compartidos

Conectan a mas de 2 nodos en forma simultánea

Requieren mecanismos de Control de Acceso

Introducción a las RedesEnlaces de Transmisión Dedicados

HostModem

Línea de Pacifictel oEnlace de Radio

Modem

Uplink: f1Downlink: f2

Uplink: f1Downlink: f2

Host Host

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Introducción a las RedesEnlaces Dedicados ‐ Características

Un Enlace Dedicado siempre está disponible para cualquiera de los 2 nodos

No se requiere controlar el acceso al medio!

Cuando se requiere conectar mas de 2 Nodos, hay que combinarlos: 3 esquemas:

Todos-contra-Todos, Nodo-Central, Mixto

Puede operar en 2 modos:

Half-Duplex (H-D):

• (sólo 1 de los 2 puede Tx a la vez)

Full-Duplex (F-D):

• (ambos dispositivos pueden Tx a la vez)

• Un Enlace F-D se puede implementar por medio de dos Enlaces H-D

Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Todos‐contra‐todos

3 Estaciones

4 Estaciones

5 Estaciones

• Si se requiere que exista comunicación “total” entre todos los nodos de la Red, el # de Enlaces debe ser:

– X (X ‐ 1) / 2– (X ‐ 1) puertos en cada “nodo”

• Solución impráctica (costosa) para mayoría de casos!

Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Nodo Central

• Una alternativa sería usar Enlaces Dedicados en forma centralizada– Muy usada en nuestro medio, especialmente por Bancos

• Ventajas: Ahorros en Costo!

• Desventajas:– Depende de 1 nodo central !

– Procesamiento Centralizado

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Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Mixto

Nodo Final

Nodo Intermedio(Típicamente un Router)

• Si se requiere Procesamiento Distribuido, el Esquema de Nodo‐Central no es el adecuado

• Una alternativa es emplear un Esquema Mixto

– Conexiones entre varios nodos

– Varios de ellos asumen papel central para sus adyacentes

EnlacesDedicados

Ejemplo: la Internet!

Introducción a las RedesEnlaces Compartidos

BroadcastSatelital

Broadcast en LAN’s

Broadcast enSistemas Packet Radio

Introducción a las RedesEnlaces Compartidos – Características

Un Enlace Compartido no siempre está disponible para los 2 nodos

Requiere de un proceso de control de acceso al medio

• Proceso implementado por medio de Software de Control (Protocolos de Control de Acceso)

Cuando un Nodo Tx, todos los demás reciben

Sólo un Nodo puede Tx al mismo tiempo

No puede operar en modo Full-Duplex, ya que implicaría la Tx de nodos en forma simultánea

• Cada nodo debe esperar su “turno” para poder Tx

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Tipos de Redes

• Según la Forma de Procesamiento: 2 formas

–De Procesamiento Centralizado

–De Procesamiento Distribuído

• Según la Técnica de Transmisión:

–Transmisión/Acceso Múltiple  (Broadcast)

–Conmutadas  (Switched)

• Según el Alcance Geográfico:

–De Area Local (LAN)

–De Area Extendida (MAN, WAN)

Tipos de RedesRedes Centralizadas

• Información es “mantenida” y “procesada” desde un Nodo Central de la Red. De allí es enviada hacia otros Nodos periféricos

– Puede emplear Esquemas de Nodo‐Central o Mixtos

• Generalmente basados en computadores “mainframe”

• Ventajas:

– “Simplicidad” de las Aplicaciones

• Desventajas:

– Confiabilidad

– Dependencia de un solo punto

Tipos de RedesRedes Distribuidas

• Información mantenida y procesada en varios Nodos

• Puede haber un Nodo Central de “consolidación”, cuya información es “replicada” en otros Nodos

• Existe mas de un “lugar” de Proceso

• Ventajas:

– Confiabilidad

– Aprovechan la capacidad de Procesamiento de varios nodos a la vez

• Desventajas:

– Compleja Implementación de las Aplicaciones

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Tipos de RedesBroadcast Networks

• Broadcast (Transmisión/Acceso Múltiple)

– Múltiples puntos accesan la Tx

• Basadas en Enlaces Compartidos

– Tx a múltiples nodos (a todos!) al mismo tiempo

• Ejemplos:

– Redes Satelitales

– Local Networks: Ethernet y Token‐Ring

Redes Ethernet

Redes Satelitales

Tipos de RedesSwitched Networks

• Switched (Commutadas)

– La Tx es “dirigida” a un punto específico

• Para llegar de un nodo a otro, deben “commutar” entre varios nodos intermedios.  2 modalidades principales:

• Circuit‐Switched• Packet‐Switched

Tipos de RedesSwitched Networks – 2 Modalidades

• Circuit Switched– No les interesa el “contenido” de la Información Tx– Ej: La Red Telefónica Pública (PTN)

• Packet Switched– Si les interesa el “contenido” de la Información Tx– Redes basadas en Controladores de Comunicaciones  (ej: IBM 3725)

– Redes basadas en Bridges/Routers, Switches ATM• ATM: Asynchronous Transfer Mode

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Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Circuit Switching

Host A

Host B

Host CSN

Información

• El camino es establecido en base a señales de control

– No le interesa el contenido de la información Tx

– En una PTN la señal de control es el número de teléfono

Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching

• El camino o ruta es establecido en base la información (dirección) que lleva cada 

paquete

– Si les interesa el contenido ya que deben “entenderla” para obtener la dirección

– La mayoría de Redes de Datos emplean esta modalidad

Paquete

Dirección Datos

Direcciones Posibles Destinos

Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching

EstacionesTRANSMISORAS

EstacionesRECEPTORAS

1

2

3

2

3

1 3 3 2 1 2 1 1 3 2

Red Compartida

1

3 1 3 21

1

11

2 2

3

3 3

3

Cada paquete lleva información de control para ser ruteado en forma

indepediente de los demás

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Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching

Circuíto Virtual

BA

C

D

E

32

1

32

1

3 2 1

Datagrama

BA

C

D

E

32

1

3 2 1

3

2

1

1 1

2

Packet Switched Networks, existen  2 formas de transmisión:

Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching

2 Modalidades de Packet Switched Networks (PSN):

• PSN en base a Circuitos Virtuales

– Paquetes de control establecen la ruta de antemano.

• Todos los paquetes restantes siguen esa ruta, con lo cual se garantiza el correcto orden de llegada

– Conocida como transmisión Connection‐Oriented (C‐O)

• PSN en base a Datagrams

– Cada paquete es ruteado independientemente por el Switch, en base a su dirección destino

• Pueden llegar en cualquier orden

– Conocida como transmisión Connection‐Less (C‐L)

Tipos de RedesSwitched Networks – Dispositivos más comunes

Circuit Switches Packet Switches Central Telefónica

Pública PBX’s privados Centrales ISDN

(Integrated ServicesDigital Network)

Switches X.25

Switches Frame Relay

Bridges y Routers

Switching Hubs

Switches ATM

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Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico

• De Area Local (LAN’s)

– LAN’s con transmisión Broadcast

– LAN’s con transmisión Commutada (Switched)

• Mas allá del Alcance local

– MAN

– WAN

– TAN

Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico

}}

Distancia entre ProcesadoresProcesadores ubicados en el mismo ...

1 mt. Computador Multiprocesador

10 mt. Oficina

100 mt. Edificio LAN

1 Km. Campus

10 Km. Ciudad MAN TAN

100 Km. País

1.000 Km. Continente WAN

10.000 Km. Planeta (la Internet)

}

Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐ LAN

Local Area Networks: LAN’s

• Su alcance cubre un Área de Extensión Moderada

– Área de una oficina u edificio

• 2 formas básicas:

– LAN’s sobre Medio Compartido

• La forma mas tradicional de LAN’s

• Implica Tx Broadcast

– LAN’s Commutadas (Switched)

• Enlaces dedicado entre pares de Nodos, establecidos a través de “Switches”

Shared Media LAN

Switching Hub

Switched LAN

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Tipos de RedesLAN´s sobre Medio Compartido

• Un mismo medio es compartido entre varios nodos.  Ejs:

– Un segmento de cable coaxial

– Una misma frecuencia de Radio

• Una misma LAN puede estar formada de varios segmentos, los que deben estar interconectados por dispositivos especiales

– Repetidores, Bridges, Routers, Switching Hubs

Tipos de RedesLAN´s Conmutadas (Switched)

Basadas en Switching Hubs

Dispositivo que interconecta varios segmentos de Red

Un Switching Hub permite que se conecte ya sea un solo nodo, o todo un segmento compartido entre varios nodos

Server1 Server2

Tipos de RedesLAN´s  ‐ Algunos componentes

• Tarjetas de Red

– Independientes o integradas al computador

– Existen diferentes Tecnologías.  Ejemplos:

• Ethernet, Token‐Ring, FDDI, Appletalk, etc.

– Incluyen una “Dirección Física” pregrabada

• Medios de Transmisión

• Dispositivos de Interconexión

– Repetidores, Hubs, Bridges, Routers, Switching Hubs

• Sistemas Operativos de Red (NOS)

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Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐MAN

Metropolitan Area Networks: MAN´s

• Típicamente cubre el Área de una ciudad (area metropolitana)

• Distancias Máximas < 50 Km.

• Generalmente diseñadas para transportar el tráfico de varias LAN’s y soportar aplicaciones que éstas no soportan

– Soporte de Aplicaciones Multimedia y Video Conferencias

• Ej: Red de TVCable

Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐WAN

Wide Area Networks: WAN’s

• Sin restricción de alcance

– Incluso alcance mundial

• Tasas de Transmisión generalmente bajas

– Tienden a ser mayores

• Varios ejemplos:

– Enlaces por líneas telefón.

– Redes Bancarias privadas 

– La Internet

WAN

Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐ TAN

Total Area Networks: TAN’s

Hoy en día las diferencias entre LAN, MAN, y WAN, no son tan importantes, ya que éstas tienden a integrarse

Prácticamente han desaparecido las diferencias que ahora las dividían:

Velocidad de Tx, Tipos de Aplicaciones, etc.

Algunas nuevas Tecnologías pueden ser empleadas sobre cualquier alcance geográfico. Ej:

ATM: Asychronous Transfer Mode