XIII

ContenidoCaptulo 1 CONCEPTOS GENERALES SOBRE REDES DE COMPUTADORAS......... Evidencias de las capacidades desarrolladas ............................................... 1.1 Introduccin ......................................................................................... 1.2 Elementos de una red.......................................................................... 1.3 Topologas, caractersticas y mtodos de acceso a las redes de computadoras ................................................................................. Red tipo anillo ...................................................................................... Red tipo bus o lineal ............................................................................ Red tipo rbol o estrella ....................................................................... Tcnicas de comunicacin .................................................................. 1.4 Redes locales en el mercado .............................................................. Red local ARCNET .............................................................................. Red local Ethernet ............................................................................... Red local TOKEN-RING....................................................................... 1.5 Modelo de referencia OSI .................................................................... Propsito del modelo de referencia OSI .............................................. Capas del modelo de referencia OSI ................................................... Medios de transmisin ......................................................................... Medios fsicos de transmisin .............................................................. Estndares de la capa fsica y de la capa de enlace de datos ............ Estndares para interoperabilidad de las series IEEE802.x ................ El estndar IEEE802.2 LLC .............................................................. El estndar IEEE802.3 y Ethernet ....................................................... La MAU y la AUI................................................................................... Acceso al medio IEEE802.3 ................................................................ Ethernet ............................................................................................... Formato de la trama IEEE802.3 .......................................................... Prembulo y SFD (Start Frame Delimiter: Delimitador de Inicio de Trama) ........................................................................... Formato de trama de Ethernet............................................................. El estndar IEEE802.3u Fast Ethernet .............................................

1 3 4 6 13 14 15 16 19 20 20 21 23 24 25 26 35 36 37 38 42 43 43 43 44 46 47 50 52

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1.6

1.7 1.8 1.9

100BASE-TX ....................................................................................... 100BASE-T4 ........................................................................................ 100BASE-FX ....................................................................................... El estndar IEEE802.5 y Token-Ring ................................................... La FDDI (Fiber Distributed Data Interface: Interfase de Datos Distribuidos) ..................................................................................... PPP...................................................................................................... ISDN (SIRD) ........................................................................................ Dispositivos de conectividad ................................................................ Repetidor (Repeater) ........................................................................... Concentrador (Hub) ............................................................................. Tarjetas de interfase de red ................................................................. Puentes (Bridges) ................................................................................ Conmutadores (Switches) ................................................................... Ruteadores (Routers) .......................................................................... Compuertas (Gateways) ...................................................................... Comunicaciones satelitales ................................................................. Generalidades .................................................................................... Historia de los satlites ....................................................................... Sistema satelital de comunicaciones personales ................................ Mercado proyectado del PCSS ........................................................... Requisitos de la industria del PCSS .................................................... Ventajas y desventajas del PCSS........................................................ Proveedores de PCSS ......................................................................... Resumen ............................................................................................. Preguntas de repaso ........................................................................... Proyecto ..............................................................................................

54 54 54 54 58 68 71 73 73 74 75 75 76 77 79 80 80 81 85 85 86 87 87 88 90 92

Captulo 2 TRANSMISIN DE DATOS SOBRE TECNOLOGA IP ................................ 93 Evidencias de las capacidades desarrolladas ............................................... 96 2.1 Orgenes y evolucin del protocolo TCP/IP ........................................ 97 2.2 Qu es la familia (stack) de protocolos TCP/IP? ............................... 100 TCP/IP y la Internet ............................................................................. 100 2.3 Asociacin de la familia de protocolos (stack) de protocolos TCP/IP con el modelo de referencia OSI ........................................ 102Alfaomega Redes convergentes - David Tern Prez

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XV

2.4

Componentes de redes TCP/IP ........................................................... Capa de red: nivel 3 ............................................................................. Capa de transporte: nivel 4 .................................................................. Capas de sesin, presentacin y aplicacin: niveles 5 a 7 ................. 2.5 Capa de Internet Protocol (IP) ............................................................. Capa de Internet Protocol .................................................................... Frame de IP ......................................................................................... Direccionamiento IP............................................................................. 2.6 Restricciones en las direcciones de Internet Protocol (IP) ................ Direcciones IP especiales o reservadas .............................................. 2.7 Resolucin de direcciones ARP (Address Resolution Protocol) .......... RARP (Reverse Address Resolution Protocol) .................................... 2.8 Mensajes de control............................................................................. ICMP (Internet Control Message Protocol) .......................................... Ping...................................................................................................... Traceroute ............................................................................................ 2.9 Panorama general de IPv6 .................................................................. Limitaciones del modelo de direcciones IP .......................................... IP: La siguiente generacin (IPnG) ...................................................... Formato del encabezado de IP (IPv6 header) ..................................... Tamao del paquete ............................................................................ Encabezados de extensin .................................................................. Direccionamiento IPv6 ......................................................................... Reglas del direccionamiento ................................................................ Representacin de direcciones IPv6 ................................................... Tipos de direccin y asignacin ........................................................... 2.10 Interconexin de redes (Internetworking) ............................................ Subredes (subnetworking) ................................................................... 2.11 Ruteo de IP .......................................................................................... Datos del ruteo .................................................................................... Informacin de ruteo y tablas de ruteo ................................................ Protocolos de ruteo.............................................................................. Algoritmo de ruteo ............................................................................... Mtricas ............................................................................................... Sistemas autnomos (AS: Autonomus System) ..................................

103 104 105 106 107 108 109 111 113 115 115 117 117 117 123 123 124 124 125 127 129 129 131 132 133 136 138 138 145 145 146 147 148 149 149

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Contenido

2.12

2.13 2.14 2.15

2.16 2.17

2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25

Protocolos de gateway interna y de gateway externa.......................... RIP (Routing Information Protocol) ...................................................... OSPF (Open Shortest Path First Protocol) .......................................... Bytes .................................................................................................... Resumen de BGP-4............................................................................. Capa de transporte .............................................................................. Propiedades de un servicio de entrega conable ................................ Proporcionando conabilidad .............................................................. El Protocolo de Control de la Transmisin (TCP: Transmission Control Protocol) .............................................. Formato del segmento de TCP ............................................................ Nmeros de puertos reservados ......................................................... Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP: User Datagram Protocol) Protocolos de aplicacin y de servicios ............................................... Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP: File Transfer Protocol) . FTP y el modelo cliente-servidor ......................................................... TELNET (Telecommunications Network Protocol) ............................... Negociacin de opciones de TELNET ................................................. Sistemas de Nombres de Dominios (DNS: Domain Name System) .... Protocolo de Transferencia de Correo Simple (SMTP: Simple Mail Transfer Protocol) ................................................ Funcionamiento ................................................................................... Protocolo de Ocina Postal (POP3: Postal Ofce Protocol) ................ Administracin de redes TCP/IP .......................................................... Protocolo de Administracin de Red Simple (SNMP: Simple Network Management Protocol) ................................. Informacin de manejo ........................................................................ Protocolo SNMP .................................................................................. Protocolo SNMP2 ................................................................................ Resumen ............................................................................................. Preguntas de repaso ........................................................................... Proyecto ..............................................................................................

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Captulo 3 TRANSMISIN DE VOZ SOBRE TECNOLOGA IP ..................................... 223 3.1 Voz sobre IP y telefona IP: denicin y conceptos ............................. 226Alfaomega Redes convergentes - David Tern Prez

Contenido

XVII

3.2 3.3

3.4

3.5

3.6

Circuito de datos .................................................................................. Datos llevados por paquetes ............................................................... Qu se requiere para usar telefona IP?............................................ La Internet y el TCP/IP......................................................................... Desarrollo de la Internet y de las PSTN .............................................. La Internet vs. las PSTN ...................................................................... Ventajas con la telefona IP y con los sistemas abiertos ..................... Breve historia de la telefona IP ........................................................... PSTN-by-Pass ..................................................................................... VoIP y el modelo OSI ........................................................................... Calidad de Servicio (QoS) en las redes de telefona IP ...................... Servicios diferenciados y MPLS .......................................................... El protocolo H.323 Las series ITU-T H.32x ......................................... Estructura funcional del H.323............................................................. H.323: diversos estndares ................................................................. Transporte en H.323 (RTP y RTCP) .................................................... Audio codec H.323............................................................................... Video codec H.323 .............................................................................. Levantamiento de llamada en H.323 ................................................... El H.323 (fast-start).............................................................................. Conferencias en H.323 ........................................................................ Codicacin ......................................................................................... Codicacin y decodicacin del habla ............................................... El codicador (codec) y el proceso de enmarcar la informacin ......... Tipos de codicadores y decodicadores (codecs) ............................. Tasa de velocidad del codec. Calidad y procesamiento ...................... Calidad en la voz ................................................................................. Retraso de paquetes y sus variacines ............................................... Almacenamiento momentneo de paquetes (buffering) y prdida de paquetes...................................................................... Recomendacin G.711 ........................................................................ Modulacin por impulsos codicados (mic) de frecuencias Vocales.... Alcance ................................................................................................ Denicin de la cabida til de ruido de confort .................................... Directrices de uso ................................................................................

227 228 229 231 232 233 234 235 237 240 242 243 246 247 248 250 251 252 255 256 257 260 260 261 262 264 266 267 269 274 274 274 275 277

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XVIII

Contenido

3.7

3.8

3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15

Ilustracin de las economas de ancho de banda en las aplicaciones a redes de paquetes ......................................... Resultados de calidad de funcionamiento ........................................... Ejemplo de solucin............................................................................. Descripcin del algoritmo .................................................................... Decodicador ....................................................................................... Referencias .......................................................................................... Recomendacin G.723.1 ..................................................................... CODEC DE VOZ DE DOBLE VELOCIDAD PARA LA TRANSMISIN EN COMUNICACIONES MULTIMEDIOS A 5.3 Y 6.3 Kb/s (Ginebra, 1996). ............................................................................... Introduccin ......................................................................................... Principios del codicador ..................................................................... Recomendacin G.729 ........................................................................ Codicador de la voz mediante prediccin lineal con excitacin por cdigo algebrico de estructura conjugada a 8 Kb/s de complejidad reducida. (Ginebra, 1996)........................................ Introduccin ......................................................................................... Anlisis y cuanticacin de la prediccin lineal ................................... Ponderacin perceptual ....................................................................... Descripcin de las funciones del decodicador ................................... Descripcin binaria exacta del codicador de complejidad reducida CS-ACELP ....................................................................................... RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)......................................... Aplicaciones de la RDSI ...................................................................... Resumen de la RDSI ........................................................................... Componentes de telefona IP .............................................................. El traductor de direcciones (gatekeeper) ............................................. Compuertas para telefona IP .............................................................. Terminales de telefona IP ................................................................... Protocolo SIP ....................................................................................... Componentes de SIP........................................................................... Principios bsicos del SIP ................................................................... SIP Call Set-Up................................................................................... Servicios de SIP .................................................................................. H.323 vs. SIP .......................................................................................

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Contenido

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3.16 Resumen ............................................................................................. 346 3.17 Preguntas de Repaso .......................................................................... 347 3.18 Proyecto ............................................................................................... 348 Captulo 4 TRANSMISIN DE VOZ Y DATOS SOBRE TECNOLOGA IP EN UNA RED CONVERGENTE ................................................................ Evidencias de las capacidades desarrolladas ............................................... 4.1 Introduccin ......................................................................................... Factores de desarrollo ......................................................................... Protocolos ............................................................................................ 4.2 Redes convergentes ............................................................................ Introduccin ......................................................................................... El ambiente de las computadoras ....................................................... Esquemas de cableado estructurado .................................................. Requerimientos de trabajo en grupo (groupware) ............................... Integracin de la telefona en las computadoras (CTI) ........................ TAPI, TSAPI y otros estndares CTI de facto ...................................... Ideas sobre la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) ................. 4.3 Benecios de una red convergente ..................................................... Introduccin ......................................................................................... El cambio en las organizaciones ......................................................... Aplicaciones multimedia ...................................................................... Calidad de Servicio (QoS) ................................................................... Prioridades en VoiceLAN ..................................................................... Acceso a la red de rea amplia (WAN)................................................ 4.4 Perspectiva de los proveedores de tecnologa en redes convergentes .................................................................................... Importancia de los sistemas abiertos .................................................. Normas y organizaciones que las regulan........................................... Inmtica y Domtica: edicios inteligentes .......................................... Cinco pilares de la domtica ................................................................ La domtica controla principalmente los siguientes aspectos ............. Grandes aplicaciones de un sistema inmtico .................................... Foro ATM .............................................................................................

349 351 352 352 354 355 355 356 357 359 360 361 365 367 367 367 370 391 394 395 396 396 397 399 403 404 405 407

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Contenido

MODELO VPN ..................................................................................... Ventajas de las VPN ............................................................................ MODELO TDMA .................................................................................. TDM y arquitectura para redes convergentes ...................................... 4.5 Aplicacin prctica de una Red Convergente ...................................... Ejemplo: Diseo e implementacin de una Red Convergente para Alfaomega Mxico.................................................................... Descripcin de actividades .................................................................. Arquitectura de la solucin .................................................................. Equipo.................................................................................................. Videoconferencia IP ............................................................................. Pruebas con Asterisk ........................................................................... Resumen general .......................................................................................... Preguntas y actividades de evaluacin ......................................................... Actividades complementarias en la web ....................................................... CONCLUSIONES .......................................................................................... ANEXO 1 GLOSARIO DE TRMINOS ......................................................... ANEXO 2 Anchos de banda para codicadores............................................ ANEXO 3 VPN vs. TDM .................................................................................

409 413 414 415 417 417 418 424 427 436 441 445 446 447 449 451 486 487

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