UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Centro de Tecnologías de Información

PROGRAMAS DE ALTA ESPECIALIZACION TECNOLÓGICA

REDES LAN Y WAN

REDES

Principios de Redes• Las redes constituyen sistemas formados por

enlaces. Los sitios Web que permiten que las personas creen enlaces entre sí con sus páginas se denominan sitios de redes sociales. Un conjunto de ideas relacionadas se puede denominar red conceptual. Las conexiones que usted tiene con todos sus amigos pueden denominarse su red personal.– Todos los días se utilizan las siguientes redes:

– Sistema de entrega de correo

– Sistema de telefonía

– Sistema de transporte público

– Red corporativa de computadoras

– Internet

• Las computadoras pueden estar conectadas por redes para compartir datos y recursos. Una red puede ser tan simple como dos computadoras conectadas por un único cable o tan compleja como cientos de computadoras conectadas a dispositivos que controlan el flujo de la información.

• Las redes de datos convergentes pueden incluir computadoras con propósitos generales, como computadoras personales y servidores, dispositivos de diferente tipo

Redes de Computadoras

• Una red de datos consiste en un conjunto de hosts conectados por dispositivos de red. Un host es cualquier dispositivo que envía y recibe información en la red. Los periféricos son dispositivos que están conectados a los hosts. Algunos dispositivos pueden actuar como hosts y periféricos. Por ejemplo, una impresora conectada a una computadora portátil que está en una red actúa como un periférico. Si la impresora está conectada directamente a un dispositivo de red, como un hub, un switch o un router, actúa como host.

• Las redes de computadoras se utilizan

globalmente en empresas, hogares, escuelas y

organismos gubernamentales. Muchas de las

redes se conectan entre sí a través de Internet.

• Es posible conectar a una red diversos tipos de

dispositivos:

– Computadoras de escritorio

– Computadoras portátiles

– Impresoras

– Escáneres

– Asistentes digitales personales (PDA)

– Teléfonos inteligentes

– Servidores de impresión y de archivo

• Una red puede compartir muchos tipos de

recursos:

– Servicios, como impresión o escaneo

– Espacio de almacenamiento en dispositivos

extraíbles, como discos duros o unidades

ópticas

– Aplicaciones, como bases de datos

• Se pueden utilizar las redes para acceder

a la información almacenada en otras

computadoras, imprimir documentos

mediante impresoras compartidas y

sincronizar el calendario entre su

computadora y su teléfono inteligente.

Beneficios de las Redes

• Entre los beneficios de la conexión en red de computadoras y otros dispositivos, se incluyen costos bajos y mayor productividad. Gracias a las redes, se pueden compartir recursos, lo que permite reducir la duplicación y la corrupción de datos.

– Mayores capacidades de comunicación

– Se evitan la duplicación y la corrupción de los archivos .

– Se conservan los recursos

Componentes de una red

• La ruta que toma un mensaje desde el origen

hasta el destino puede ser tan sencilla como un

solo cable que conecta una computadora con

otra o tan compleja como una red que

literalmente abarca el mundo. Esta

infraestructura de red. Proporciona el canal

estable y confiable por el cual se producen las

comunicaciones.

– Dispositivos

– Medios

– Servicios

• Los dispositivos y los medios son los

elementos físicos o hardware de la red. El

hardware es el componente visible de la

plataforma de red, como una computadora

portátil o personal, un switch, o el

cableado que se usa para conectar estos

dispositivos. A veces, puede que algunos

componentes no sean visibles..

Componentes físicos de una red • Se pueden usar diversos dispositivos en una red

para proporcionar conectividad. El dispositivo

que se utilice dependerá de la cantidad de

dispositivos que se conecten, el tipo de

conexiones que éstos utilicen y la velocidad a la

que funcionen los dispositivos. A continuación,

se mencionan los dispositivos más comunes en

una red:

– Computadoras

– Hubs

– Switches

– Routers

– Puntos de acceso inalámbrico

• Los medios vienen a ser los elementos a

través de los cuales se transmititen los

datos en forma de señales electricas,

opticas, o en forma de ondas de radio, y

son parte esencial en el proceso de

comunicaciones

Las redes modernas utilizan

principalmente tres tipos de medios para

interconectar los dispositivos y

proporcionar la ruta por la cual pueden

transmitirse los datos. Estos medios son:

– hilos metálicos dentro de los cables,

– fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra

óptica), y

– transmisión inalámbrica.

• Los servicios y procesos son los programas

de comunicación, denominados software, que

se ejecutan en los dispositivos conectados a la

red. Un servicio de red proporciona información

en respuesta a una solicitud. Los servicios

incluyen una gran cantidad de aplicaciones de

red comunes que utilizan las personas a diario,

como los servicios de e-mail hosting y los

servicios de Web hosting.

DISPOSITIVOS FINALES

• Son los Elementos a los que generalmente tiene acceso el usuario final

– Computadoras (estaciones de trabajo, computadoras portátiles, servidores de archivos, servidores Web)

– Impresoras de red

– Teléfonos VoIP

– Cámaras de seguridad

– Dispositivos móviles de mano (como escáneres de barras inalámbricos, asistentes digitales personales (PDA))

DISPOSITIVOS

INTERMEDIARIOS• Los dispositivos intermediarios proporcionan

conectividad el usuario generalmente no tienen conocimiento de su existencia. Permiten y garantizan que los datos fluyan a través de la red. Estos dispositivos conectan los hosts individuales a la red y pueden conectar varias redes individuales para formar una internetwork. – dispositivos de acceso a la red (hubs, switches y

puntos de acceso inalámbricos),

– dispositivos de internetworking (routers),

– servidores de comunicación y módems, y

– dispositivos de seguridad (firewalls).

Redes LAN

• Una red de área local (LAN) se refiere a un

grupo de dispositivos interconectados que se

encuentran bajo el mismo control administrativo.

• A pesar de que las redes LAN pueden ser tan

pequeñas como una única red local instalada en

un hogar o una oficina pequeña, con el paso del

tiempo, la definición de LAN ha evolucionado

hasta incluir las redes locales interconectadas

que comprenden cientos de dispositivos,

instalados en varios edificios y ubicaciones.

Redes WAN

• Las redes de área extensa (WAN) constituyen

redes que conectan redes LAN en ubicaciones

que se encuentran geográficamente separadas.

Internet es el ejemplo más común de una WAN.

• Internet es una red WAN grande que se

compone de millones de redes LAN

interconectadas. Se utilizan proveedores de

servicios de telecomunicaciones (TSP) para

interconectar estas redes LAN en ubicaciones

diferentes

Reglas para la comunicacion

• Toda comunicación, ya sea cara a cara o

por una red, está regida por reglas

predeterminadas denominadas protocolos.

Estos protocolos son específicos de las

características de la conversación. En

nuestras comunicaciones personales

cotidianas, las reglas que utilizamos para

comunicarnos a través de un medio,

Protocolos

• Un protocolo es un conjunto de reglas. Los protocolos son conjuntos de reglas que rigen la comunicación dentro de las computadoras de una red y entre ellas. Las especificaciones del protocolo definen el formato de los mensajes que se intercambian.

• Una carta enviada mediante el sistema postal también usa protocolos. Parte del protocolo especifica la posición en el sobre donde se debe escribir la dirección de entrega. Si la dirección de entrega está escrita en el lugar equivocado, no se podrá entregar la carta.

• Los protocolos también inician acciones

alternativas si la red no cumple con las

reglas de temporización. Muchos

protocolos están formados por un suite de

otros protocolos agrupados en capas.

Estas capas dependen del funcionamiento

de las demás capas del grupo para su

funcionamiento correcto

• A continuación, se mencionan las funciones

principales de los protocolos:

– Decidir cómo anunciar los datos enviados y recibidos.

– el formato o estructura del mensaje,

– el método por el cual los dispositivos de networking

comparten información sobre rutas con otras redes,

– cómo y cuando se pasan los mensajes de error y del

sistema entre dispositivos, o

– el inicio y terminación de las sesiones de

transferencia de datos.

Protocolos comunes

• Un ejemplo del uso de una suite de protocolos

en comunicaciones de red es la interacción

entre un servidor Web y un explorador Web.

Esta interacción utiliza una cantidad de

protocolos y estándares en el proceso de

intercambio de información entre ellos. Los

distintos protocolos trabajan en conjunto para

asegurar que ambas partes reciben y entienden

los mensajes. Algunos ejemplos de estos

protocolos son:

Protocolo de aplicación:

• Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) es un protocolo común que regula la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor. Tanto el cliente como el software del servidor Web implementan el HTTP como parte de la aplicación.

Protocolo de transporte:

• Protocolo de control de transmisión (TCP) es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales entre servidores Web y clientes Web. TCP divide los mensajes HTTP en pequeñas partes, denominadas segmentos, para enviarlas al cliente de destino. Tambien es el encargado de que los datos se reciban correctamente

• Protocolo de internet

• El protocolo internetwork más común es el Protocolo de Internet (IP). IP es responsable de tomar los segmentos formateados del TCP, encapsularlos en paquetes, asignarles las direcciones correctas y seleccionar la mejor ruta hacia el host de destino.

• Protocolos de acceso a la red:

• Estos protocolos describen dos funciones

principales: administración de enlace de

datos y transmisión física de datos en los

medios. Los protocolos de administración

de enlace de datos toman los paquetes IP

y los formatean para transmitirlos por los

medios.

• Protocolos Independiente de la Tecnologia

• En el ejemplo del servidor Web, HTTP no

especifica qué lenguaje de programación se

utiliza para crear el explorador, qué software de

servidor Web se debe utilizar para servir las

páginas Web, sobre qué sistema operativo se

ejecuta el software o los requisitos necesarios

para mostrar el explorador. Tampoco describe

cómo detecta errores el servidor.

Modelo de Capas

• Para visualizar la interacción entre varios

protocolos, es común utilizar un modelo en

capas. Un modelo en capas muestra el

funcionamiento de los protocolos que se

produce dentro de cada capa, como así también

la interacción de las capas sobre y debajo de él.

– Asiste en el diseño del protocolo,

– Fomenta la competencia.

– Evita que los cambios en la tecnología o en las

capacidades de una capa afecten otras capas

.

• Existen basicamente 2 modelos, los cuales

usamos para el analisis de la comunicación y la

funcionalidad de la red los cuales son los

modelos TCP/IP y OSI son los modelos

principales que se utilizan cuando se analiza la

funcionalidad de red.

• Los diseñadores de protocolos de red, servicios

o dispositivos pueden crear sus propios

modelos para representar sus productos.

MODELO OSI

En los Años 60-70: los protocolos de

comunicaciones eran propietarios, incompatibles y

heterogéneos.

Los fabricantes de plataformas, equipos,

aplicaciones. Eran diversos.

Se necesitaba una estructura adecuada en un

proceso de comunicación

Las Arquitecturas propietarias:

• Interoperabilidad entre sus equipos.

• Gran mercado de equipos y software.

• Los clientes requerian equipos estandarizados.

• Tienden a retrasar el desarrollo de la tecnología.

• Se desarrollo el modelo de referencia OSI

(ISO 7498, 1984)

• El modelo OSI (Open System

Interconnection) fue definido entre 1977 y

1983 por la ISO (International Standards

Organization)

• El modelo OSI se creo para promover la

creación de estándares independientes de

fabricante.

• Divide las funciones que tiene que realizar un

sistema de comunicación en siete de capas o

niveles.

• Este modelo no normaliza ningún protocolo,

solo define cada capa.

• El modelo OSI divide las tareas necesarias para

mover información entre dos o mas

computadores conectados a una red en siete

tareas mas simples llamadas CAPAS.

• Los niveles tienen una estructura

jerárquica. Cada capa se sirve de la

inferior para realizar ciertas funciones,

realiza sus propias funciones y ofrece un

servicio a la capa superior. Así, cada nivel

N es proveedor de servicio de nivel N y

usuario de servicio N-1.

consideraciones

• Número de niveles suficientemente grande para que cada nivel fuera sencillo pero no excesivo para evitar que el modelo OSI fuera inmanejable.

• Frontera muy sencilla entre capas consecutivas.

• Funciones relacionadas entre sí se agrupan en una misma capa.

• Todas las capas deben tener únicamente interfaz con la capa superior y con la inferior, salvo evidentemente la primera y la última.

consideraciones

• una capa debe ser creada donde se requiera un

diferente nivel de abstracción

• cada capa debe realizar una función bien definida

• la función de cada capa debe ser elegida teniendo

en cuenta la definición de protocolos

estandarizados internacionales

NIVELES

Aplicación.

Presentación.

Sesión.

Transporte.

Red

Enlace de datos

Física.

MODELO OSI

Que pasa si una capa del

modelo OSI quiere

comunicarse con otra

capa de otro equipo

El equipo pasa la

información a la capa de

APLICACIÓN, CAPA 7

La capa de APLICACIÓN

entrega los datos a la

capa de PRESENTACIÓN,

CAPA 6

MODELO OSI

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

equipo1 equipo2

La capa de

PRESENTACIÓN

pasa sus datos a la

capa de SESIÓN,

CAPA 5, y así

sucesivamente, hacia

abajo, hasta llegar a

la capa FÍSICA, CAPA

1.

MODELO OSI

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

equipo1 equipo2

Cada CAPA se puede

comunicar solamente con

tres de las otras capas:

•La capa inferior. (N – 1)

•La capa igual en otro sitio

de la red de computadores.

N

•La capa superior. (N+1)

MODELO OSI

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

APLICACIÓN

EQUIPO1 EQUIPO2

Como estan organizados los niveles

Aplicación

Presentación

Sesión 5

6

7Proporcionan servicios de soporte

de terminal

Transporte 4 Asegura la transmisión fiable de extremo a extremo

Red

Enlace de Datos

Físico 1

2

3Son los niveles de soporte de Red

Encapsulación

• Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.

– El protocolo de la capa inferior no sabe que envia el protocolo de capa superor

• Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega una información de control (cabecera) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos.

– Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.

• A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.

• La operación de colocar el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.

• PDUs (en inglés Protocol Data Units) Unidades de Datos de Protocolo. Se utiliza para el intercambio entre unidades parejas, dentro una capa del Modelo OSI.

• Cada capa del modelo OSI en el origen debe comunicarse con capa correspondiente en el lugar destino. Durante este proceso, cada protocolo de capa intercambia información en lo que se conoce como unidades de datos de protocolo (PDU), entre capas iguales. Cada capa de comunicación, en el computador origen, se comunica con un PDU específico de capa y con su capa igual en el computador destino.

Unidades de datos de Protocolo (PDU)

Al recibirel mensaje“sube”

Al enviarel mensaje“baja”

El mensaje “viaja” a través de la red

Nodo A Nodo B

NIVELES DE OSI

Nivel físico (Nivel 1)

Permite utilizar directamente el medio físico de transmisión.

Como servicio ofrece la transmisión de bits. En este nivel se

definen las siguientes características:

• mecánicas: tipos de conectores, el diámetro del cable y el

tipo de material en su caso, etc.

• eléctricas: niveles de transmisión o el tipo de señal

transmitido.

• funcionales: especificar que hace cada hilo o canal.

• de procedimiento: reglas o secuencia de eventos para

transmitir.

Ejemplo: EIA RS-232, que define la utilización de los puertos

serie de los equipos.

Medios de transmisión

• Par trenzado

• Cable coaxial

• Fibra óptica

• Ondas de radio

• Microondas

• Infrarrojos

Nivel de enlace (Nivel 2)

• Ofrece al siguiente nivel una transmisión fiable de bits. Controla el flujo de datos para evitar que un equipo envíe datos más rápido de lo que el otro permite.

• En redes de difusión, además, se encarga del control de acceso al medio compartido.

• En redes de conmutación, controla el establecimiento, mantenimiento y liberación de la conexión en cada uno de los enlaces.

• Ejemplos de protocolos: HDLC.

• Nivel de red (Nivel 3)

• Proporciona una conexión extremo a extremo en redes interconectadas. No es necesaria en enlaces directos donde es el nivel 2 el que proporciona la conexión. Otras funciones son:– Direccionamiento: El etiquetado de las unidades de protocolo de

esta capa para que pueda llegar a su destino.

– encaminamiento: definición de las rutas a seguir por los datos hasta su destino.

– interconexión: Esta capa es independient de los medios fisicos.

• Ejemplos de protocolo: IP.

Nivel de transporte (Nivel 4)

• Segmenta datos de la capa

superior en unidades menores si

es necesario

• Establece en caso de necesidad

varias conexiones de red o agrupa

en caso de convenir varias

conexiones de transporte en una

única de red (multiplexado)

• Realiza control de flujo

• Direccionamiento entre procesos

Ejemplos de protocolo: TCP.

• Nivel de sesión (Nivel 5)

• Se encarga de organizar y sincronizar el diálogo entre los dos extremos

• La mayor parte de los protocolos están definidos por el ISO, aunque su uso es muy escaso.

• Nivel de presentación (Nivel 6)

• Traducción: codifica los datos en un formato que pueda

ser compatible entre las distintas computadoras.

• Cifrado: asegura la privacidad de los datos enviados.

• Compresión: reduce la cantidad de datos a enviar.

• Nivel de aplicación (Nivel 7)

• Medio para que las aplicaciones accedan al entorno

OSI.

• Ejemplo de servicios o aplicaciones: transferencia de

archivos, terminal virtual,mensajeria etc.

Capa de

Aplicación

Capa de

Presentación

Ejemplo de protocolos

Formato de la información

BITS

• Son algo tangible, físico, como un pulso eléctrico en un cable, un pulso luminoso en una fibra óptica o un pulso de ondas electromagnéticas en el espacio. Para ello se utilizan diferentes de codificaciónes:

Formato de la información

TRAMA

• Es una unidad de información cuyas fuentes de envío y recepción pertenecen a la capa de ENLACE DE DATOS

• Está compuesto por un encabezamiento (header) y una cola (trailer) con información para la capa de ENLACE del destinatario. Además, lleva los datos de la capa inmediatamente superior.

PAQUETE

• Se refiere a una unidad de información cuya fuente y destino pertenecen a la capa de RED y permite que llegue al destino final

SEGMENTO

• Se refiere a una unidad de información cuya fuente y destino pertenecen a la capa de TRANSPORTE.

MENSAJE

• Es una unidad de información cuya fuente y

destino existen mas arriba de la capa de RED,

por lo general pertenece a la de APLICACIÓN.

OSI A TRAVES DE LOS MEDIOS FISICOS

OSI A TRAVES DE UN DISPOSITIVO DE INTERNETWORKING

5. Sesión Sesión

4. Transporte Transporte

3. Red Red

2. Enlace de datosLLC MAC Enlace de datos

1. Física Física

7. Aplicación Aplicación

6. Presentación Presentación

A B

Protocolo de Aplicación

Protocolo de Transporte

Coaxil – UTP – Fibra Optica

APDU

PPDU

SPDU

TPDU

SEGMENTO

Repetidor Hub

Puente Switch

Router

SMTP-FTP-SNMP-HTTP-TELNET

TCP-UDP

Repetidor Hub

IP-IPX

NIC

Ethernet

IEEE 802.3

IEEE 802.5

NIC

Ethernet

IEEE 802.2

PAQUETE

TRAMA

BIT

Arquitectura de una red tolerante a

fallas

• Internet, en sus comienzos, era el resultado de

una investigación respaldada por el

Departamento de Defensa de Estados Unidos

(DoD). Su objetivo principal fue tener un medio

de comunicación que pudiera soportar la

destrucción de numerosos sitios e instalaciones

de transmisión sin interrumpir el servicio.

• Esto implica que la tolerancia a fallas era el foco del esfuerzo del trabajo de diseño de la red inicial. Los primeros investigadores de red observaron las redes de comunicación existentes, que en sus comienzos se utilizaban para la transmisión de tráfico de voz, para determinar qué podía hacerse para mejorar el nivel de tolerancia a fallas.

Redes orientadas a los circuitosObservese cómo funcionaban los sistemas telefónicos.

• Cuando una persona realiza una llamada utilizando un teléfono tradicional, la llamada primero pasa por un proceso de configuración en el cual se identifican todas las conmutaciones telefónicas entre la persona y el teléfono al que está llamando.

• Se crea un ruta temporal o circuito a través de las distintas ubicaciones de conmutación a utilizar durante la duración de la llamada telefónica.

• Si falla algún enlace o dispositivo que participa en el circuito, la llamada se cae.

• Para volver a conectarse, se debe realizar una nueva llamada y crear un nuevo circuito entre el teléfono de origen y el de destino.

Redes orientadas a los circuitos(2)

• Este tipo de red orientada a la conexión se

llama red conmutada por circuito. Las

primeras redes conmutadas por circuito no

recreaban en forma dinámica los circuitos

descartados. Para recuperarse de una

falla, se deben iniciar nuevas llamadas y

crear nuevos circuitos de extremo a

extremo.

Redes Orientadas a los Paquetes

• En la búsqueda de una red que pueda soportar la pérdida de una cantidad significativa de sus servicios de transmisión y conmutació.

• La premisa para este tipo de redes es que un simple mensaje puede dividirse en múltiples bloques de mensajes. Los bloques individuales que contienen información de direccionamiento indican tanto su punto de origen como su destino final.

• Utilizando esta información incorporada, se pueden enviar por la red a través de diversas rutas esos bloques de mensajes, denominados paquetes, y se pueden rearmar como el mensaje original una vez que llegan a destino.

• Los dispositivos dentro de la misma red no tienen en cuenta el contenido de los paquetes individuales, sólo es visible la dirección del destino final y del próximo dispositivo en la ruta hacia ese destino.

• No se genera ningún circuito reservado entre emisor y receptor. Cada paquete se envía en forma independiente desde una ubicación de conmutación a otra.

• En cada ubicación, se decide qué ruta utilizar para enviar el paquete al destino final. Si una ruta utilizada anteriormente ya no está disponible, la función de enrutamiento puede elegir en forma dinámica la próxima ruta disponible.

• Debido a que los mensajes se envían por partes, en lugar de hacerlo como un mensaje completo y único, los pocos paquetes que pueden perderse en caso de que se produzca una falla pueden volver a transmitirse a destino por una ruta diferente.

Conmutacion de paquetes vs

conmutacion de circuitos