Redes Teorica 1

SISTEMAS OPERATIVOS Y REDES

Universidad Nacional de General Sarmiento

Carrera: Tcnico Superior en Informtica

Docentes: Mariano Vargas

Sistemas Operativos y Redes Mariano Vargas

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MODELO DE REFERENCIA OSI

Debido al rpido crecimiento de las tecnologas de redes de

computadoras y a la poca compatibilidad que estas tenan entre s, en un principio, es que a principios de los 80 la International Standars Organization (ISO) public el modelo de referencia de Open System Interconect (OSI, Interconexin de sistemas abiertos).

El objetivo del modelo OSI fue promocionar la interoperabilidad, esto es la posibilidad de que sistemas, que de otra forma seran incompatibles, funcionen juntos de tal manera que puedan realizar tareas comunes.

Este modelo es usado como referencia para las actuales tecnologas de redes de computadoras que estn vigentes y las que se estn desarrollando.

Modelo de 7 capas, OSI.

El modelo OSI divide a las redes en 7 capas, donde cada capa tiene sus funciones y caractersticas bien definidas, permitiendo con esto:

Reducir la complejidad, un problema se puede atacar por mdulos.

Estandarizacin, las redes de computadoras tendrn un modelo muy similar entre s.

Tcnica modular, se puede desarrollar en mdulos. Interoperabilidad, asegura que las tecnologas de redes

tengan un grado de compatibilidad.

Simplifica la enseanza y aprendizaje, se ensea por capas.


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Otra caracterstica del modelo basado en capas, es que una capa de nivel inferior da servicios a una de nivel superior y solicita

servicios a la inferior, adems ciertas capas realizan un encapsulamiento de los datos para poder transportarlos.

Ejemplo: La capa de enlace de datos da servicio de acceso a los

medios fsicos a la capa de red.

Definicin de cada capa del modelo OSI

Capa 1, Capa Fsica: Controla y define los medios fsicos por donde se transporta la informacin. Define caractersticas elctricas y mecnicas de los medios necesarios para una comunicacin de dispositivos en una red. Ejemplos: Define las caractersticas de un enlace con fibra ptica, o un enlace con cable coaxial.

Capa 2, Capa de Enlace de datos: Controla el uso de los medios fsicos de la red, y se encarga de que la transmisin de tramas sea confiable. Ejemplos: Define las caractersticas de las redes Ethernet, FDDI, Token Ring.

Capa 3, Capa de red: Administra la transferencia de datos en una red identificando el dispositivo destino de la informacin. Ejemplo: Definicin de las caractersticas del protocolo IP.

Capa 4, Capa de Transporte: Se ocupa de que los datos que se transfieran en una red no se pierdan, y lleguen en el orden correcto, adems se encarga del control de flujo de la informacin. Ejemplo: Definicin de las caractersticas y funcionamiento del protocolo TCP.

Capa 5, Capa de Sesin: Se encarga de la administracin de las sesiones entre dispositivos de una red. Establece y termina una sesin. Ejemplo: Define las caractersticas de la utilizacin del sistema de archivos de red NFS.

Capa 6, Capa de Presentacin: Capa encargada de formatear los datos para ser transportados por una red y presentados a las aplicaciones que los requieran. Ejemplo: Formato de archivos de video usados en Internet.


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Capa 7, Capa de Aplicacin: Esta capa es la que proporciona servicios de red a las aplicaciones que lo requieran. Ejemplo: Aplicaciones como correo electrnico, pginas web, etc.

Una de las caractersticas ms importantes del modelo por capas, es que stas operen en

forma independiente entre s, con esto se logra que:

- Definir interfaces estndar para la integracin de mltiples proveedores. - Permitir el concentrarse en esfuerzos de diseo y desarrollo en funciones

especficas de cada capa. - Evitar que cambios en un rea, tengan un impacto significativo en otras reas.

La comunicacin de dos o ms hosts (computadoras) en una red est regida por el modelo de referencia OSI.

Se puede apreciar que por ejemplo, un computadora A enva un correo electrnico a otra computadora B utilizando una aplicacin de correo electrnico para estos fines. La aplicacin de correo electrnico, requiere un cambio de presentacin de sus datos, para ser legible en la computadora de destino. Se establece la sesin con la computadora destino para comenzar la transferencia del correo, donde se solicita un trasporte de la informacin que controle el flujo y orden de la trasferencia. El protocolo de red de ambas computadoras tiene que ser el mismo para que puedan comprenderse entre s, donde adems se requiere que pueda controlar el enlace de datos, para el uso de los cables o parte fsica que interconectan ambos equipos.


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Definicin de la transferencia de datos en el modelo OSI.

A medida que un dato va pasando desde una de las capas superiores a una inferior, este se va encapsulando en unidades denominadas PDU (Protocol Data Unit - Unidad de datos de protocolo) siendo las ms relevantes para este estudio, las siguientes:

PDU capa de transporte: Segmentos PDU capa de red: Paquetes PDU capa de enlace de datos: Tramas PDU capa fsica: Bits

En el modelo de referencia OSI se indica que cada capa de un dispositivo de red, se comunica por su correspondiente PDU con su capa respectiva de otro dispositivo de red. Ejemplo: Una capa de red de un dispositivo se comunica por paquetes con la capa de red de otro dispositivo. Al pasar la informacin de una capa superior a una inferior, sta encapsula la informacin agregndole un encabezado e informacin de control (Header, Tail), transformndose en la PDU correspondiente a esa capa.


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Ejemplo: Un paquete que pasa de la capa de red a la de enlace de datos, se transforma en una trama, cuando la capa de enlace de datos agrega un encabezado de trama y un final de trama(Header, Tail). CAPA FSICA DEL MODELO OSI.

La funcin de la capa fsica del modelo OSI es la transferencia de informacin a nivel de bits, representados por seales pticas, elctricas o electromagnticas, en un enlace entre dos computadoras.

En la capa fsica del modelo OSI es donde se define las caractersticas elctricas y mecnicas que deben poseer los medios fsicos, que utilizan los dispositivos de red para su comunicacin (Topologa). Aqu se definen por ejemplo que la distancia mxima de un cable UTP que enlaza dos dispositivos de red, debe ser de 100 mts. La capa fsica se considera una de las ms importantes en el funcionamiento de una red, ya que de sta depende el que exista una buena comunicacin entre dos o ms dispositivos de red, y es aqu donde se producen la mayor cantidad de problemas que puedan ocurrir en una red. Esta capa es la que soporta el funcionamiento de todas las dems. Seales en la capa fsica.

En la capa fsica la informacin digital se

representa por seales elctricas, pticas o electromagnticas. Estas seales digitales pueden sufrir alteraciones o simplemente no llegar a su destino, es por esto que se establecen una serie de normas para prevenir interferencias, modificaciones o prdida de seal que produzcan una prdida de informacin o que sta llegue adulterada a su destino. A continuacin se analizarn los principales

efectos que ocurren en una seal digital cuando viaja por un medio fsico.


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Propagacin de una seal.

Las seales al desplazarse por un medio, tienen una velocidad de propagacin, en la actualidad por las velocidades que han alcanzado las redes de computadoras el efecto de esta velocidad de propagacin, se ha vuelto cada vez ms crtico. Es por esto que algunos medios fsicos utilizados en los enlaces como el cobre, estn siendo remplazados por fibra ptica. En algunos casos para manejar un poco la velocidad de propagacin se usa la tcnica del buffering, que consiste en ir almacenando los datos antes de enviarlos, para asegurar un tiempo de propagacin necesario, para que los primeros datos lleguen al destino.

Atenuacin de las seales.

Las seales al desplazarse por un medio van sufriendo prdida en su amplitud. En los cableados de redes de computadoras las normas establecen distancias mximas, segn el tipo de cableado que se est utilizando, esto asegura que la atenuacin de una seal no produzca

problemas en la trasferencia de informacin.

Reflexin.

La reflexin se produce cuando parte de la seal emitida se devuelve. Este efecto se produce por una discontinuidad en el camino que sigue la seal. Ocurre en los medios pticos por problemas en la fibra o en el caso de las seales elctricas por problemas de diferencias en la impedancia de los medios.


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Ruido en la seal.

Las seales se pueden ver afectadas por ruidos que pueden producir un cambio en los datos, generando con esto un error en la informacin que se est transmitiendo.

En la figura se puede apreciar que se trasmite el dato, 101101, al mezclarse una seal de ruido con los datos produce una adulteracin en la amplitud de la seal, interpretando el dispositivo receptor de la seal como 101111 el dato.

Las normas que se utilizan para establecer pautas en el tendido de enlaces de datos dan indicaciones al respecto para prevenir la contaminacin de las seales con ruidos de diferentes fuentes. Un ejemplo de esto, es la norma que rige al cableado estructurado, dando la indicacin que un cable de red del tipo UTP no puede estar tendido en un trayecto donde se encuentren cables elctricos cerca.

Para prevenir interferencias en la seal se utiliza la tcnica de cancelacin en el cableado par trenzado.

Esta tcnica consiste en trenzar pares de

cable donde la circulacin de corriente es en direccin opuesta. Con esto los campos electromagnticos, que producen el flujo de la corriente elctrica sern opuestos entre s, producindose una cancelacin de stos, adems cancelando cualquier otro campo magntico externo.

Esta tcnica proporciona un auto blindaje en el cable par trenzado, por esto es importante seguir las recomendaciones del cdigo de colores en el cableado par trenzado, que nos indica la norma 568A y 568B. (Ver apndice A)


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Colisiones

Las colisiones de seal son muy comunes en las redes donde se comparte el medio de transmisin, como las redes Ethernet. Se produce una colisin cuando dos dispositivos transmiten al mismo tiempo por un medio de conexin compartido, producindose un choque de las seales. En las redes ethernet se utiliza el cambio de amplitud que sufre la seal para detectar que ha ocurrido una colisin (JAM).

Dispositivos de capa 1

El presente estudio se centra en redes Ethernet (IEEE norma 802.3) por ser sta una de las ms populares y mayormente utilizadas en la actualidad, es por esto que muchos de los conceptos explicados en este apunte sern con referencia a esta tecnologa.

A continuacin se explican los dispositivos de redes que se consideran de capa 1, porque no realizan ningn tipo de procesamiento de la informacin que por ellos fluye.

Hub El hub o concentrador permite concentrar

mltiples conexiones de red y tiene la capacidad de repetir, regenerar y retemporizar la seal elctrica, utilizada por la red. Es un dispositivo muy econmico y su funcionamiento consiste en que la informacin que un host coloca en una interfaz (puerto) del HUB, ste la replique en todos sus puertos.

Tranceptor

El tranceptor, o mejor conocido Tranceiver, tiene como funcin realizar la conversin de un tipo de seal a otra. Esta conversin es, principalmente, su caractersticas Como ejemplo existe un tranciver Fibra/Utp que permite transformar la seal proveniente de una fibra ptica en seal para conectar un cable Utp.


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Tipos de medios utilizados en una red

Segn las caractersticas que se requieran para el cableado de una red, se pueden utilizar diferentes medios de conexin.

Las principales caractersticas y diferencias entre los medios son:

Costos.

Longitud mxima que permite el cable.

Velocidad de trasmisin mxima que permite.

Facilidad en la instalacin.

A continuacin se describen los medios ms utilizados en las redes computacionales. Cable UTP

El cable de red UTP es un cable que esta compuesto de 4 pares de alambres de cobre que se encuentran trenzados entre si. Las principales caractersticas de este cable son:

Ventajas:

- Es econmico.

- De fcil instalacin.

Desventaja:

-Poco inmune a la interferencia electromagntica.

Caractersticas:

- Longitud mxima de 100 Mts.

- Velocidad de trasmisin de 10, 100, 1000 Mbps. Cable STP

El cable de red STP es muy similar al UTP, con la diferencia que posee un blindaje que lo protege de la interferencia electromagntica.


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Comunicacin inalmbrica WIFI

Las comunicaciones inalmbricas usan el aire como medio de transmisin, no usan cables para conectarse.

Esta tecnologa est en constante desarrollo tanto en la telefona celular, redes locales con dispositivos inalmbricos, y enlaces de gran distancia como los satelitales.

En la actualidad se ha dado un importante desarrollo en acceso a redes locales con dispositivos de conexin inalmbricos para computadoras porttiles y handhelds.

Estndares y especificaciones en medios de red.

En la actualidad existen muchos estndares que normalizan el uso e instalacin de medios de red. Estos estndares nos indican la manera de instalar cables, conectores y equipos de red, adems de los tipos de herramientas y materiales a utilizar.

Estos estndares son dictados por organizaciones de investigacin y desarrollo de

tecnologas de comunicacin, siendo las principales:

IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos.

EIA: Asociacin de Industrias Electrnicas.

TIA: Asociacin de las Industrias de las Telecomunicaciones.

TIA en conjunto con EIA han desarrollado estndares en conjunto conocidos como

TIA/EIA. Los principales estndares dictados por TIA/EIA son:

TIA/EIA 568A: Estndar de cableado para telecomunicaciones comerciales.

TIA/EIA 569: Estndar para edificios comerciales, para rutas y espacios de telecomunicaciones.

TIA/EIA 570: Estndar de cableado para telecomunicaciones residenciales y comerciales menores.

TIA/EIA 606: Estndar de administracin para la infraestructura de telecomunicaciones de edificios comerciales.

TIA/EIA 607: Requisito de colocacin / conexin a tierra en edificios comerciales.


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Norma TIA/EIA 568

La norma TIA/EIA 568A se refiere a los siguientes elementos de una instalacin de red:

Cableado horizontal, o cableado desde una roseta de conexiones cerca del computador a un panel de conexin donde se encuentran los dispositivos de red.

Armarios de telecomunicaciones, o ubicacin de los dispositivos de red.

Cableado BackBone, o cableado central que soporta las principales conexiones de red.

Salas de equipamientos, o caractersticas ambientales que deben tener los recintos donde estn ubicados los equipos de red.

Facilidad de acceso, caractersticas de espacio y ubicacin de los dispositivos de red.

La norma EIA/TIA define las siguientes longitudes para un cableado de red con UTP:

3 Mts. mximo de largo del cable que va desde la computadora al Jack Rj45. Cable B en la figura.

90 Mts. mximo de largo del cable que va desde el Jack Rj45 al panel de conexiones.


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Cable D en la figura.

6 Mts. Mximo de largo del cable que va desde el panel de conexiones al equipo de red.

Cable G en la figura.

Cableado estructurado

Uno de los cableados de redes LAN ms utilizados en la actualidad, es el Categora 5. Este es una instalacin con cables par trenzado nivel 5.

Los materiales a utilizar en este tipo de cableado son:

Conector RJ45 : El enchufe estndar en 10 Base T, es el Registered Jack-45 (RJ45). Es un conector similar al utilizado por los telfonos, pero de mayor tamao y con la capacidad para 8 cables. Proporciona una excelente estabilidad mecnica en su conexin.

Cable par trenzado : Es el cable ms utilizado en las instalaciones de redes LAN, es un cable CAT5 par trenzado, que est formado por cuatro pares trenzados, que reducen los problemas de ruido. El cable CAT 5 es delgado, econmico y de fcil instalacin.

Jack RJ45 : Los Jacks RJ45 son enchufes donde se insertan los conectores RJ45. Los Jacks RJ45 tienen 8 conductores , que se ajustan a los del conector RJ45. En la parte posterior de los Jack RJ45 hay un bloque de insercin, donde se introducen los hilos del cable par trenzado en forma ordenada segn su cdigo de colores, mediante una herramienta denominada herramienta de puncin.

Patch Panel : Los Patch Panel o paneles de conexin son un conjunto de jacks RJ45, agrupados en un panel que se instala en el lugar donde se ubicar el dispositivo que concentrar las conexiones de red. Este panel de conexiones, normalmente, se encuentran de 12, 16, 24 48 puertas y estn diseados para montarse en un bastidor de 19. Al igual que los conectores Jack RJ45 en su parte posterior hay un bloque de insercin de los cables par


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trenzado.

Canaletas: Para proteger a los cables y darles un trazado en grupos ordenados, se utilizan canaletas. Existen canaletas de muchas dimensiones, depender la medida de stas la cantidad de cables que soportarn. Existen adems accesorios a utilizar en una instalacin de canaletas, como codos interiores, codos exteriores, derivaciones T y tapas de terminacin.

Mdulo para Jack : Existen diferentes tipos de mdulos que soportan a los Jacks RJ45. Las dos principales clases, son los para instalacin en pared y los de instalacin en canaletas.

Rack : El Rack es una estructura estndar a 19 que soporta los equipos de red, que realizn la concentracin de las conexiones y los Patch Panel.

Otra opcin que remplaza al Rac, cuando se requiere de una instalacin pequea son los Gabinetes Murales. Estos Gabinetes son 19 estndar y tiene la forma de una caja metlica, muchas veces con una puerta acrlica que se puede cerrar con llave.


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Dominio de colisiones

En una red donde existe un medio compartido para la transmisin de informacin, puede ocurrir que dos dispositivos quieran transmitir informacin en un instante cualquiera. Dependiendo de la implementacin de tecnologa que utilice la red, puede ser que a cada dispositivo se le asigne un determinado tiempo para transmitir, administrndose con esto un orden en el uso de los medios fsicos. Otra posibilidad es que no exista un orden, y que un dispositivo realice la transmisin cuando el medio est disponible, este es

el caso de las redes Ethernet, donde los dispositivos chequean que el medio fsico no est siendo utilizado para comenzar a transmitir.

En las redes Ethernet ocurren colisiones cuando dos dispositivos transmiten al mismo

tiempo. Con esto ambas seales emitidos por los dos dispositivos se encontrarn y se anularan entre s ocurriendo una colisin. En las redes Ethernet, al ocurrir una colisin los dispositivos esperarn un tiempo aleatorio antes de reintentar la transmisin. Se define como Dominio de colisiones, el rea de la red donde se origina la informacin y esta puede sufrir una colisin.

En el caso de una implementacin de red con Hub existir un slo dominio de colisiones, ya que el Hub no realiza ningn tipo de filtrado de datos que circulan por una red. El Hub slo se limita a que los datos que un computador emite ser replicada en todos sus puertos. Por esto un Hub es representado como un bus donde las computadoras estn conectadas, y comparten un slo cable, para realizar la transmisin de los datos. Esto representa un dominio de colisiones nico.


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En el caso de que una red este conformada por dos o mas Hub, el dominio de colisiones se extiende, existiendo un nico dominio de colisiones.

Al existir un alto uso de la red, las colisiones se vuelven ms reiterativas degradando el ancho de banda disponible, y saturando la red con retransmisiones de la informacin que se colision.

Para segmentar una red, donde existan dos o ms dominios de colisiones, se requiere que hayan dispositivos que realicen algn tipo de filtraje eliminando el trfico innecesario. Para esto se requieren como mnimo dispositivos de interconexin que trabajen a nivel de capa 2 del modelo OSI.

Un dispositivo que puede realizar una segmentacin de la red es un Bridge.

En la actualidad los dispositivos ms comnmente utilizados en redes LAN para segmentarlas en varios dominios de colisiones son los Switch.


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TOPOLOGIAS DE RED

La topologa fsica de red, define la ubicacin o disposicin de los dispositivos o computadoras que se conectan, a continuacin se describen las ms comunes:

Topologa de bus

En esta topologa fsica las computadoras se conectan a un mismo cable, o medio fsico de interconexin. Esto se indica como utilizacin de un medio compartido de conexin. En estos diagramas los crculos verdes representan las computadoras o dispositivos de red.

Topologa en anillo

En esta topologa las computadoras se conectan entre s formando un anillo. Cada dispositivo de red se encuentra interconectado, directamente con otros dos dispositivos.


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Topologa en estrella

En esta topologa todos las computadoras estn conectados a un nodo central. Por lo general en estas topologas el nodo central se encarga de la administracin del flujo de informacin entre los nodos.

Topologa en estrella extendida

En esta topologa donde las computadoras estn conectados a un nodo principal, que a su vez se conecta a un nodo central.


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Topologa en rbol o jerrquica

Esta topologa se asimila a una ramificacin en las conexiones, en el cual a partir de un nodo nacen otros.

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