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Tecnologa ADSL, redes de datos y comunicaciones IP. Objetivo: Al terminar el curso el tcnico conocer los fundamentos de transmisin de datos, modelo OSI, modelo TCP/IP y comparacin con el modelo OSI la tecnologa ADSL, ATM, conceptos: DNS, DHCP, NAT, PPP, PPPoE, PPPoA. Ser capaz de identificar y medir los parmetros que tienen impacto sobre el ancho de banda, instalar un acceso bsico. Principios bsicos de operacin, funcionamiento y arquitectura de redes Lan, WAN e Internet. Ser capaz de identificar sus componentes, interpretar la nomenclatura tcnica, instalar y realizar la conectividad de los equipos para su operacin bsica. Bibliografa: Autor: Fred Halsall Comunicacin de datos, redes de computadores y sistemas abiertos. Autor: Tcnico en telecomunicaciones. Autor: cisco SYSTEMS, INC Academia de Networking de cisco System. Temas de estudio: Modelo OSI. Introduccin Funciones de las capas del modelo OSI Comunicacin entre capas. Comunicacin entre capas primitivas Comunicacin de igual a igual Modelo TCP/IP y comparacin con el modelo OSI. Introduccin Capa de aplicacin Capa de transporte Capa de Internet Comparacin entre el modelo OSI y TCP/IP Transmisin de datos. Conceptos y terminologa. Terminologa utilizada en transmisin de datos. Frecuencia, espectro y ancho de banda. Transmisin de datos analgicos y digitales. Perturbaciones en la transmisin. Medios de transmisin. Modulacin y codificacin de datos. Modulacin de datos digitales sobre seales analgicas

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Conversin de datos analgicos a seales digitales. Codificacin de datos. Tipos de cdigos. La interfaz en las comunicaciones de datos Transmisin asncrona y sncrona. Configuraciones de la lnea. Interfaces. Control del enlace de datos Control del flujo. Deteccin de errores. Control de errores. Conmutacin Conmutacin de circuitos. Conmutacin de paquetes. Arquitectura y topologa redes Lan. Topologas. Dispositivos. Arquitectura a nivel de protocolo. Control de acceso al medio (MAY ). Control de enlace lgico (LLC). Ethernet y (CSMA / CD). Control de acceso al medio en IEEE 802.3. El protocolo Internet (Internet protocol - IP) Introduccin. Direccionamiento IP. IP privadas Mascaras Direccin de red. Direccin de broadcast. Direccin de Host. Subredes. Protocolo de data grama de usuario (UDP) . Protocolo de control de transmisin (TCP) Mensajes De Error Y Control En IP (ICMP) . Clase D IP Multicast. Tecnologa ADSL Redes WAN. Que Es El XDSL? Tabla Comparativa De Servicios DSL. HDSL. SDSL . VDSL. ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line

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Ventajas Del ADSL Modulacin DMT. FFT Arquitectura de red Descripcin de equipos ATU-R "ADSL terminal unit-remote". DSLAM y ATU-c Splitter o microfiltro . Calificacin de enlaces para ADSL Atenuacin. Ruido. Ruido de fondo. Ruido impulsivo. Diafona. Paradiafona (NEXT). Tele diafona (FEXT). Perdida de insercin. SNR (relacin seal ruido). Bobinas de carga. Tecnologa ATM. ATM.- asynchronous transfer mode (modo de transferencia asncrono). Vpi: (virtual path indicator). Vci: (virtual channel indicator). Conceptos: DNS, DHCP, NAT, PPP, PPPoE, PPPoA. DHCP ("dynamic host configuration protocol"). PPP. PPPoE y PPPoA. Sistema de nombre de dominio (DNS). Network addresses translation nat.

Modelo OSI. Introduccin Durante las ltimas dcadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamao de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes. Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvi muy difcil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre s. Para solucionar este problema, la organizacin internacional para la normalizacin (hizo) realiz varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La hizo reconoci que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984. El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayora de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean ensear a los

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usuarios cmo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para ensear cmo enviar y recibir datos a travs de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Ms importante an, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cmo viaja la informacin a travs de una red. Adems, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cmo la informacin o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicacin, a travs de un medio de red, hasta otro programa de aplicacin ubicado en otro computador de la red, an cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una funcin de red especfica. Esta divisin de las funciones de red se denomina divisin en capas. Si la red se divide en estas siete capas, se obtienen las siguientes ventajas: Divide la comunicacin de red en partes ms pequeas y sencillas. Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes. Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre s. Impide que los cambios en una capa puedan afectar las dems capas, para que se puedan desarrollar con ms rapidez. Divide la comunicacin de red en partes ms pequeas para simplificar el aprendizaje. Funciones de las capas del modelo OSI Cada una de las siete capas del modelo de referencia OSI sirve para una funcin especfica. El modelo OSI define las funciones que pueden ser utilizadas por cualquier proveedor de productos de red. Las capas son: Capa fsica: esta capa proporciona los medios elctricos, mecnicos, de procedimiento y funcionales para activar y mantener el enlace fsico entre los sistemas. Esta capa usa medios fsicos como cables de par trenzado, coaxial y de fibra ptica, tambin involucrar los siguientes tpicos. Cuantos pines tiene el conector. Para que sirve cada conector. Que voltaje representa un 1 o un 0. Cuanto tiempo dura un BIT. Si la comunicacin puede ser simultnea en ambas direcciones. Como se inicia y como se termina la comunicacin. Que frecuencia de luz se utiliza en el caso de fibra ptica. Etc. Capa enlace de datos: esta capa prepara a los paquetes para su transmisin fsica a travs del medio. Maneja la notificacin de errores, topologa de la red y control de flujo. Esta capa utiliza direcciones de control de acceso al medio (MAC), puede involucrar los siguientes tpicos. Forma tramas con pedazos de datos.

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Transmite las tramas en forma secuencial. Procesa los ACK. Debe reconocer errores. Crear y reconocer los lmites de las tramas. Capa de red: esta capa toma los segmentos los trasforma en paquetes para desplazarlos en una red o de una red a otra. Determina como los paquetes son llevados desde el origen al destino tambin se encuentra en esta capa el esquema de direccionamiento lgico por Ej. IP, IPX, etc. Puede involucrar los siguientes tpicos. Rutas: Estticas (cableadas en la red) Dinmicas (se determina al inicio) El control de la congestin en la red Capa de transporte: acepta los datos de la capa de sesin y segmenta en unidades ms pequeas si es necesario, pasa los segmentos a la capa de red y asegura de que todos lleguen correctamente al destino, estableciendo conexiones entre equipos finales. Tipo de servicios a proveer: Conexin punto a punto libre de errores. Conexin sin garanta respecto de errores. Comunicacin orientada a la conexin o no orientada.

Tipos de errores: Falta de un pedazo de informacin. Pedazo duplicado. Pedazos desordenados. Capa de sesin: esta capa establece, mantiene y administra las sesiones entre aplicaciones, sincroniza el dilogo entre las capas de presentacin de los dos host y administra su intercambio de datos. Adems de regular la sesin, la capa de sesin ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesin, presentacin y aplicacin Servicios: Proveer control del dialogo. Operacin de token.

Orientado a la conexin no orientado a la conexin

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Sincronizacin. Capa de presentacin: esta capa proporciona representacin de datos y formateo de cdigos. Garantiza que los datos que llegan desde la red puedan ser utilizados por la aplicacin y que la informacin enviada por la aplicacin se pueda transmitir a travs de la red. Ejemplos: Representacin de datos Formato de los datos doc, exe, xls, jpg, etc. Representacin de fechas Orden de magnitud Capa de aplicacin: la capa de aplicacin proporciona servicios de red a las aplicaciones del usuario. Por ejemplo, los servicios de transferencia de archivos prestan servicios a una aplicacin de procesamiento de texto en esta capa. Algunos ejemplos: Programa ftp Programa de terminal remoto (telnet) Aplicacin de Web Mail Napster - mp3 Voz sobre IP con h.323 Comunicacin entre capas. Cada capa se comunica con la capa que esta directamente asociada a ella es as que para establecer una comunicacin entre dos Host los datos deben pasar por todas las capas.

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Comunicacin entre capas primitivas

Connect.solicitud Connect.indicacin Connect. Respuesta Connect. Confirmacin Data. Solicitud Data. Indicacin Disconnect. Solicitud Disconnect. Indicacin Ejemplo de primitivas: Connect.solicitud - llamar a Juan Connect.indicacin - telfono de Juan suena Connect. Respuesta - Juan contesta Connect. Confirmacin - saludo Data. Solicitud - lo invito a que nos juntemos Data. Indicacin - Juan escucha la invitacin Data. Solicitud - dice que s Data. Indicacin - escucho la respuesta

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Disconnect. Solicitud - cuelgo el telfono Disconnect. Indicacin - Juan cuelga Ejemplo de uso de primitivas

Comunicacin de igual a igual Para que exista entendimiento en el proceso de comunicacin entre los Host es necesario que cada capa se comunique con su igual del otro extremo, es as que por Ej. La capa de transporte del Host emisor se comunica con la misma del Host receptor.

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Modelo TCP/IP y comparacin con el modelo OSI. Introduccin La arquitectura TCP/IP esta hoy en da ampliamente difundida, a pesar de ser una arquitectura de facto, en lugar de ser uno de los estndares definidos por la ISO, IICC, etc. Esta arquitectura se empez a desarrollar como base de la Arpanet (red de comunicaciones militar del gobierno de los EE.UU.), que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear, por distintos tipos de conexiones: cables, microondas, fibras pticas y enlaces satelitales. Y con la expansin de la paso a llamarse Internet, se ha convertido en una de las arquitecturas de redes ms difundida. As como el modelo de referencia OSI posee siete capas, la arquitectura TCP/IP viene definida por 4 niveles: acceso al medio, Internet, transporte, (TCP o UDP) y el nivel de aplicacin. Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estndar abierto de Internet desde el punto de vista histrico y tcnico es el protocolo de control de transmisin/protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicacin entre dos computadores.

Capa de aplicacin Los diseadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberan incluir los detalles de las capas de sesin y presentacin. Crearon una capa de aplicacin que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representacin, codificacin y control de dilogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estos datos estn correctamente empaquetados para la siguiente capa. Capa de transporte La capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la correccin de errores. Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisin (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es un protocolo orientado a la conexin. Mantiene un dilogo entre el origen y el destino mientras empaqueta la informacin de la capa de aplicacin en unidades denominadas segmentos. A este nivel existe tambin el protocolo UDP que no es orientado a la conexin, a diferencia de TCP no ofrece confiabilidad si no que solamente enva los datos y no se preocupa de cmo lleguen al Host receptor.

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Capa de Internet El propsito de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que recorrieron para llegar hasta all. El protocolo especfico que rige esta capa se denomina protocolo Internet (IP). En esta capa se produce la determinacin de la mejor ruta. Capa de acceso de red El nombre de esta capa es muy amplio y se presta a confusin. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace fsico y luego realizar otro enlace fsico. Esta capa incluye los detalles de tecnologa Lan y WAN y todos los detalles de la capa fsica y de enlace de datos del modelo OSI. Comparacin entre el modelo OSI y TCP/IP

Transmisin de datos. Datos analgicos y digitales. Los datos analgicos se pueden representar por una seal electromagntica con el mismo espectro que los datos. La transmisin analgica es una forma de transmitir seales analgicas (que pueden contener datos analgicos o datos digitales). El problema de la transmisin analgica es que la seal se debilita con la distancia, por lo que hay que utilizar amplificadores de seal cada cierta distancia. Los datos analgicos toman valores continuos y los digitales, valores discretos. Una seal analgica es una seal continua que se propaga por ciertos medios. Analgico

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Una seal digital es una serie de pulsos que se transmiten a travs de un cable ya que son pulsos elctricos. Los datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensin que representan los valores binarios de la seal. La transmisin digital tiene el problema de que la seal se atena y distorsiona con la distancia, por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de seal. Digital.

ltimamente se utiliza mucho la transmisin digital debido a que: La tecnologa digital se ha abaratado mucho. Al usar repetidores en vez de amplificadores, el ruido y otras distorsiones no es acumulativo. La utilizacin de banda ancha es ms aprovechada por la tecnologa digital. Los datos transportados se pueden encriptar y por tanto hay ms seguridad en la informacin.

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Al tratar digitalmente todas las seales, se pueden integrar servicios de datos analgicos (voz, vdeo, etc.) Con digitales como texto y otros. Conceptos y terminologa. Frecuencia, espectro y ancho de banda. Conceptos en el dominio temporal: Una seal, en el mbito temporal, puede ser continua o discreta. Puede ser peridica o no peridica. Una seal es peridica si se repite en intervalos de tiempo fijos llamados periodo. La onda seno es la ms conocida y utilizada de las seales peridicas. En el mbito del tiempo, la onda seno se caracteriza por la amplitud, la frecuencia y la fase. S (t) = a x sen (2 x pi x f x t + fase)

AMPLITUD

TIEMPO

PERIODO

La longitud de onda se define como el producto de la velocidad de propagacin de la onda por su fase. Conceptos del dominio de la frecuencia: En la prctica, una seal electromagntica est compuesta por muchas frecuencias. Si todas las frecuencias son mltiplos de una dada, esa frecuencia se llama frecuencia fundamental. El periodo (o inversa de la frecuencia) de la seal suma de componentes es el periodo de la frecuencia fundamental. Se puede demostrar que cualquier seal est constituida por diversas frecuencias de una seal seno. El espectro de una seal es el conjunto de frecuencias que constituyen la seal. El ancho de banda es la anchura del espectro. Muchas seales tienen un ancho de banda infinito, pero la mayora de la energa est concentrada en un ancho de banda pequeo. Si una seal tiene una componente de frecuencia 0, es una componente continua.

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AMPLITUD

FRECUENCIA

ANCHO DE BANDA

AMPLITUD

FRECUENCIA

ANCHO DE BANDA

Relacin entre la velocidad de transmisin y el ancho de banda: El medio de transmisin de las seales limita mucho las componentes de frecuencia a las que puede ir la seal, por lo que el medio slo permite la transmisin de cierto ancho de banda. En el caso de ondas cuadradas (binarias), estas se pueden simular con ondas senosoidales en las que la seal slo contenga mltiplos i mpares de la frecuencia fundamental. Cuanto ms ancho de banda, ms se asemeja la funcin seno (multifrecuencia) a la onda cuadrada. Pero generalmente es suficiente con las tres primeras componentes. Se puede demostrar que al duplicar el ancho de banda, se duplica la velocidad de transmisin a la que puede ir la seal. Al considerar que el ancho de banda de una seal est concentrado sobre una frecuencia central, al aumentar esta, aumenta la velocidad potencial de transmitir la seal. Pero al aumentar el ancho de banda, aumenta el coste de transmisin de la seal aunque disminuye la distorsin y la posibilidad de ocurrencia de errores. Perturbaciones en la transmisin. Atenuacin La energa de una seal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energa como para ser captada por la circuitera del receptor y adems, el ruido debe ser sensiblemente menor que la seal original (para mantener la energa de la seal se utilizan amplificadores o repetidores). Debido a que la atenuacin vara en funcin de la frecuencia (a frecuencias mas elevadas, mayor es la atenuacin), las seales analgicas llegan distorsionada, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la seal sus caractersticas iniciales (usando bobinas que cambian las caractersticas elctricas o amplificando ms las frecuencias ms altas). Se mide en desieles ( DB)

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Distorsin de retardo. Debido a que en medios guiados, la velocidad de propagacin de una seal vara con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma seal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la seal llegan en instantes diferentes al receptor. Para atenuar este problema se usan tcnicas de ecualizacin.

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Ruido. El ruido es toda aquella seal que se inserta entre el emisor y el receptor de una seal dada. Hay diferentes tipos de ruido. Ruido trmico debido a la agitacin trmica de electrones dentro del conductor. Ruido de nter modulacin cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisin. Diafona se produce cuando hay un acoplamiento entre las lneas que transportan las seales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duracin y de gran amplitud que afectan a la seal.

AMPLITUD

TIEMPO

PERIODO

RUIDO

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Capacidad del canal Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicacin de datos.

Mxima velocidad de transmisin (R).Mnima probabilidad de errores de bit (P).B

Mxima utilizacin del sistema(servicio eficaz para el mayor nmero posible de usuarios,con retardos mnimos e inmunidad a las interferencias).

Mnimas necesidades de potencia.Mnimo ancho de banda necesario (BW).Mnima complejidad del sistema.

La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos. El ancho de banda es aquel ancho de banda de la seal transmitida y que est limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisin (en hertzios). La tasa de errores es la razn a la que ocurren errores. Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmisin posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable. Para conseguir esto, el mayor inconveniente es el ruido. Para un ancho de banda dado (W), la mayor velocidad de transmisin posible es 2 W, pero si se permite (con seales digitales) codificar ms de un BIT en cada ciclo, es posible transmitir ms cantidad de informacin. La formulacin de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensin diferenciables en la seal, es posible incrementar la cantidad de informacin transmitida. C = 2w log2 m El problema de esta tcnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar ms niveles de tensin en la seal recibida, cosa que es dificultada por el ruido. Cuanto mayor es la velocidad de transmisin, mayor es el dao que puede ocasionar el ruido.

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Shannon propuso la frmula que relaciona la potencia de la seal (s), la potencia del ruido (n), la capacidad del canal (c) y el ancho de banda (w). C = w log2 (1+s/n) Esta capacidad es la capacidad mxima terica de cantidad de transmisin, pero en la realidad, es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada ms que el ruido trmico. Medios de transmisin Al hablar de medios de transmisin, nos referimos a los tipos de tecnologa que se pueden utilizar para la transmisin de datos tales como par trenzado, pares trenzados apantallados y sin apantallar, cable coaxial, fibra ptica, transmisin inalmbrica, microondas terrestres, microondas por satlite, infrarrojos, etc. Cada uno de estos tienen distintas caractersticas, lo importante es que para las capas superiores se comportan como medios de transporte. Modulacin y codificacin de datos. Modulacin de datos digitales sobre seales analgicas La modulacin consiste en combinar una seal de entrada con una seal portadora para producir una seal cuyo ancho de banda est centrado en torno a la frecuencia de la portadora. Este proceso es necesario para transmitir datos digitales mediante seales analgicas, pero no se sabe si est justificado para transmitir datos analgicos. Este proceso es necesario ya que para transmitir seales analgicas sin modular, tendramos que utilizar enormes antenas y tampoco podramos utilizar tcnicas de multiplexacin por divisin en frecuencias. Tcnicas de codificacin. Para transmitir datos digitales mediante seales analgicas es necesario convertir estos datos a un formato analgico. Para esto existen varias tcnicas. Modulacin de amplitud. Consiste en multiplicar la seal original por la portadora y de esta forma se obtiene la forma original pero slo utilizando los mximos y los mnimos de la seal modulada. De esta forma, se puede reconstruir la seal original y se evita la utilizacin de enormes antenas. Hay una aproximacin que utiliza slo la mitad del ancho de banda y se necesita menos potencia para su transmisin. Pero esta aproximacin y otras quitan la portadora, con lo que se pierde el poder de sincronizacin de la seal. Desplazamiento de amplitud (ASK): los dos valores binarios se representan por dos valores de amplitud de la portadora. Aunque este mtodo es muy sensible a cambios repentinos de la ganancia, es muy utilizado en fibras pticas (1 es presencia de luz y 0 es ausencia de luz).

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Modulacin en frecuencia. Desplazamiento de frecuencia (FSK): en este caso, los dos valores binarios se representan por dos frecuencias prximas a la portadora. Este mtodo es menos sensible a errores que ASK y se utiliza para mayores velocidades de transmisin que ASK, para transmisiones de telfono a altas frecuencias y para redes Lan con cables coaxiales.

Modulacin de fase. Se puede hacer que la seal portadora tenga cambios de fase que recreen la seal original a modular (modulacin en fase) o tambin que la portadora tenga cambios de frecuencia que simulen la seal original a modular (modulacin en frecuencia). Desplazamiento de fase (PSK): en este caso es la fase de la portadora la que se desplaza. Un 0 se representa como una seal con igual fase que la seal anterior y un 1 como una seal con fase opuesta a la anteriormente enviada .utilizando varios ngulos de fase , uno para cada tipo de seal , es posible codificar ms bits con iguales elementos de seal .

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Velocidad de modulacin Hay que diferenciar entre la razn de datos (bits por unidad de tiempo) y la velocidad de modulacin (elementos de seal por unidad de tiempo). Cuanto mejor sea el sistema de codificacin, mayor velocidad de modulacin se podr obtener. Tcnicas de altibajos. Para mantener sincronizado el reloj del receptor en tcnicas bifase, se hace necesario sustituir series largas de ausencias de tensin por cambios sincronizados (que portan el reloj) y luego se requiere un mtodo en el receptor para volver a decodificar la seal original. Conversin de datos analgicos a seales digitales. Para transmitir datos analgicos en seales digitales es preciso realizar un proceso de digitalizacin de los datos. Este proceso y el siguiente de decodificacin la realiza un dispositivo llamado Codec. Modulacin por codificacin de impulsos. Se basa en el teorema de muestreo: " si una seal f (t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor que el doble de la frecuencia significativa ms alta de la seal, entonces las muestras as obtenidas contienen toda la informacin de la seal original. La funcin f (t) se puede reconstruir a partir de estas muestras mediante la utilizacin de un filtro pasa-baja. Es decir, se debe muestrear la seal original con el doble de frecuencia que ella, y con los valores obtenidos, normalizndolos a un nmero de bits dado (por ejemplo, con 8 bits habra que distinguir entre 256 posibles valores de amplitud de la seal original a cuantificar) se ha podido codificar dicha seal. En el receptor, este proceso se invierte, pero por supuesto se ha perdido algo de informacin al codificar, por lo que la seal obtenida no es exactamente igual que la original (se le ha introducido ruido de cuantizacin). Hay tcnicas no lineales en las que es posible reducir el ruido de cuantificacin muestreando a intervalos no siempre iguales. Modulacin delta Esta tcnica reduce la complejidad de la anterior mediante la aproximacin de la funcin a codificar por una funcin escalera lo ms parecida posible. De esta forma, cada escaln de la escalera ya puede ser representado por un valor (en 8 bits, uno entre 256 posibles valores de amplitud). La eleccin de un adecuado salto de escalera y de la frecuencia de muestreo puede hacer que se modifique la precisin de la seal. La principal ventaja de esta tcnica respecto a la anterior es la facilidad de implementacin. Codificacin de datos.

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Una seal es digital si consiste en una serie de pulsos de tensin. Para datos digitales no hay ms que codificar cada pulso como BIT de datos. En una seal unipolar (tensin siempre del mismo signo) habr que codificar un 0 como una tensin baja y un 1 como una tensin alta (o al revs). En una seal bipolar (positiva y negativa), se codifica un 1 como una tensin positiva y un 0 como negativa (o al revs). La razn de datos de una seal es la velocidad de transmisin expresada en bits por segundo, a la que se transmiten los datos. La razn de modulacin es la velocidad con la que cambia el nivel de la seal, y depende del esquema de codificacin elegido. Un aumento de la razn de datos aumentar la razn de error por BIT. Un aumento de la relacin seal-ruido (s/n) reduce la tasa de error por BIT. Un aumento del ancho de banda permite un aumento en la razn de datos. Para mejorar las prestaciones del sistema de transmisin, se debe utilizar un buen esquema de codificacin, que establece una correspondencia entre los bits de los datos y los elementos de seal. Factores a tener en cuenta para utilizar un buen sistema de codificacin: Espectro de la seal: la ausencia de componentes de altas frecuencias, disminuye el ancho de banda. La presencia de componente continua en la seal obliga a mantener una conexin fsica directa (propensa a algunas interferencias). Se debe concentrar la energa de la seal en el centro de la banda para que las interferencias sean las menores posibles. Sincronizacin: para separar un BIT de otro, se puede utilizar una seal separada de reloj (lo cul es muy costoso y lento) o bien que la propia seal porte la sincronizacin, lo cul implica un sistema de codificacin adecuado. Deteccin de errores: es necesaria la deteccin de errores ya en la capa fsica. Inmunidad al ruido e interferencias: hay cdigos ms robustos al ruido que otros. Coste y complejidad: el coste aumenta con el aumento de la razn de elementos de seal. Tipos de cdigos. Existen diversos tipos de cdigos a continuacin pasaremos a estudiar algunos. No retorno a cero (NRZ). Es el esquema ms sencillo ya que se codifica un nivel de tensin como un 1 y una ausencia de tensin como un 0 (o al revs). Ventajas: sencillez, fcil de implementar, uso eficaz del ancho de banda. Desventajas: presencia de componente en continua, ausencia de capacidad de sincronizacin. Se suelen utilizar en grabaciones magnticas. Otra modalidad de este tipo de codificacin es la NRZI que consiste en codificar los bits cuando se producen cambios de tensin (sabiendo la duracin de un BIT, si hay un cambio de

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tensin, esto se codifica por ejemplo como 1 y si no hay cambio, se codifica como 0). A esto se le llama codificacin diferencial. Lo que se hace es comparar la polaridad de los elementos de seal adyacentes, y esto hace posible detectar mejor la presencia de ruido y es ms difcil perder la polaridad de una seal cuando hay dificultades de transmisin.

Binario multinivel. Este sistema intenta subsanar las deficiencias de NRZ utilizando el sistema de codificar un 1 cada vez que se produce un cambio de nivel de la seal, y codificando un 0 cuando no hay cambio de nivel (lo cul sigue siendo un inconveniente para cadenas de ceros). Ventajas: no hay problemas de sincronizacin con cadenas de 1 (aunque s con cadenas de 0), no hay componente en continua, ancho de banda menor que en NRZ, la alternancia de pulsos permite la deteccin de errores. Desventajas: hay an problemas de sincronizacin, es menos eficaz que el NRZ, hay mayor tasa de errores que NRZ. Bifase En la codificacin Manchester siempre hay una transicin en mitad del intervalo de duracin del BIT (la mitad del BIT se encarga de la sincronizacin). En Manchester diferencial la transicin en mitad del intervalo se utiliza slo como sincronizacin y es la presencia de un cambio de tensin al inicio del BIT lo que seala la presencia de un 1. Ventajas: sincronizacin, no tiene componente en continua, deteccin de errores. Desventajas: se necesita mayor ancho de banda.

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La interfaz en las comunicaciones de datos Transmisin asncrona y sncrona. Hay enormes dificultades a la hora de recuperar la seal transmitida por un emisor sobre todo debido a que hay que saber cada cuanto tiempo va a llegar un dato; para esto se suelen usar tcnicas de sincronizacin. Transmisin asncrona. La manera ms fcil de conseguir sincronismo es enviando pequeas cantidades de bits a la vez, sincronizndose al inicio de cada cadena. Esto tiene el inconveniente de que cuando no se transmite ningn carcter, la lnea est desocupada. Para detectar errores, se utiliza un BIT de paridad en cada cadena. Usando la codificacin adecuada, es posible hacer corresponder un 0 (por ejemplo) a cuando la lnea est parada (con NRZ, cada vez que se quiera comenzar a transmitir una cadena, se usa un 1 como seal). Si el receptor es un tanto ms rpido o lento que el emisor, es posible que incluso con cadenas cortas (o tramas, que son las cadenas ms los bits adicionales de paridad y de comienzo y parada) se produzcan errores como el error de delimitacin de trama (se leen datos fuera de la trama al ser el receptor ms lento que el emisor) o el error que se produce al introducirse ruido en la transmisin de forma que en estado de reposo, el receptor crea que se ha emitido un dato (el ruido) . Este tipo de transmisin es sencilla y no costosa, aunque requiere muchos bits de comprobacin y de control.

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Transmisin sncrona. En este tipo de transmisin no hay bits de comienzo ni de parada, por lo que se transmiten bloques de muchos bits. Para evitar errores de delimitacin, se pueden sincronizar receptor y emisor mediante una lnea aparte (mtodo utilizado para lneas cortas) o incluyendo la sincronizacin en la propia seal (codificacin Manchester o utilizacin de portadoras en seales analgicas). Adems de los datos propios y de la sincronizacin, es necesaria la presencia de grupos de bits de comienzo y de final del bloque de datos, adems de ciertos bits de correccin de errores y de control. A todo el conjunto de bits y datos se le llama trama. Para bloques grandes de datos, la transmisin sncrona es ms eficiente que la asncrona.

Configuraciones de la lnea. Topologa. Cuando slo es necesaria la conexin de un emisor con un receptor, se utilizan enlaces punto a punto. Si se quiere utilizar un ordenador central y varias terminales, se pueden utilizar conexiones punto a punto entre cada terminal y el computador central, pero ste debe tener un puerto de e/s dedicado a cada terminal y adems una lnea de conexin entre cada terminal y el computador central. Existe la posibilidad de conectar un computador central con varias terminales mediante una lnea multipunto y por medio de un slo puerto de e/s. Simplex, full-duplex y semi -duplex

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En la transmisin semi -duplex cada vez slo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir.

En la transmisin full-duplex las dos estaciones pueden si multneamente enviar y recibir datos. En transmisin digital, para full-duplex se requieren (en medios guiados) dos cables por conexin (uno para un sentido y otro para otro).

En transmisin analgica es necesaria la utilizacin de dos frecuencias para full-duplex o dos cables si se quiere emitir y recibir en la misma frecuencia. Interfaces. Generalmente, los computadores y terminales no estn capacitados para transmitir y recibir datos de una red de larga distancia, y para ello estn los mdem u otros circuitos parecidos. A

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los terminales y computadores se les llama DTE y a los circuitos (mdem) de conexin con la red se les llama DCE. Los DCE se encargan de transmitir y recibir bits uno a uno. Los DTE y DCE estn comunicados y se pasan tanto datos de informacin como de control. Para que se puedan comunicar dos DTE hace falta que ambos cooperen y se entiendan con sus respectivos DCE. Tambin es necesario que los dos DCE se entiendan y usen los mismos protocolos. La interfaz entre el DCE y el DTE debe de tener una concordancia de especificaciones: De procedimiento: ambos circuitos deben estar conectados con cables y conectores similares. Elctricas: ambos deben de trabajar con los mismos niveles de tensin. Funcionales: debe de haber concordancia entre los eventos generados por uno y otro circuito. Interfase v.24/EIA-232-e: Es un interfaz utilizado para conectar DTE con mdems a travs de lneas analgicas de telefona. Especificaciones: Conector de 25 contactos. Un solo cable de conexin y otro de tierra. Sealizacin digital y codificacin NRZ-l. Se permite funcionamiento full-duplex. Circuitos de datos, de control, de temporizacin y de tierra. A cortas distancias es posible evitar el uso de DCE y conectar directamente DTE a DTE. Conmutacin Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias (e incluso a no tan largas), generalmente deben pasar por varios nodos intermedios. Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino. En conmutacin de circuitos, los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma, slo se encargan de encaminarlos a su destino. En redes de comunicacin conmutadas, los datos que entren en las redes provenientes de alguna de las estaciones, son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino. Hay nodos slo conectados a otros nodos y su nica misin es conmutar los datos internamente a la red. Tambin hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos, por lo que deben de aadir a su funcin como nodo, la aceptacin y emisi n de datos de las estaciones que se conectan. Los enlaces entre nodos estn multiplexados en el tiempo o por divisin de frecuencias. Generalmente hay ms de un camino entre dos estaciones, para as poder desviar los datos por el camino menos colapsado. Para redes de rea amplia, generalmente se utilizan otras tcnicas de conmutacin: conmutacin de circuitos y conmutacin de paquetes. Conmutacin de circuitos. Redes de conmutacin de circuitos.

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Para cada conexin entre dos estaciones, los nodos intermedios dedican un canal lgico a dicha conexin. Para establecer el contacto y el paso de la informacin de estacin a estacin a travs de los nodos intermedios, se requieren estos pasos: Establecimiento del circuito: el emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexin hacia una estacin receptora. Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales lgicos a la estacin emisora (suele existir de antemano). Este nodo es el encargado de encontrar los nodos intermedios para llegar a la estacin receptora, y para ello tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento, coste, etc. Transferencia de datos: una vez establecido el circuito exclusivo para esta transmisin (cada nodo reserva un canal para esta transmisin), la estacin se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo (ya que estos nodos tienen reservado un canal lgico para ella). Desconexin del circuito: una vez terminada la transferencia, el emisor o el receptor indican a su nodo ms inmediato que ha finalizado la conexin, y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado. As de nodo en nodo hasta que todos han liberado este canal dedicado. Debido a que cada nodo debe saber organizar el trfico y las conmutaciones, stos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente. La conmutacin de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales estn reservados aunque no circulen datos a travs de ellos. Para trfico de voz, en que suelen circular datos (voz) continuamente, puede ser un mtodo bastante eficaz ya que el nico retardo es el establecimiento de la conexin, y luego no hay retardos de nodo en nodo (al estar ya establecido el canal y no tener que procesar ningn nodo ninguna informacin). La red pblica de telefona utiliza conmutacin de circuitos. Su arquitectura es la siguiente: Abonados: son las estaciones de la red. Bucle local: es la conexin del abonado a la red. Esta conexin, como es de corta distancia, se suele hacer con un par trenzado. Centrales: son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centrales finales) o nodos intermedios entre nodo y nodo (centrales intermedias). Lneas principales: son las lneas que conectan nodo a nodo. Suelen usar multiplexacin por divisin en frecuencias o por divisin en el tiempo. La conmutacin de circuitos, a pesar de sus deficiencias es el sistema ms utilizado para conectar sistemas informticos entre s a largas distancias debido a la profusin e interconexin que existe (debido al auge del telfono) y a que una vez establecido el circuito, la red se comporta como si fuera una conexin directa entre las dos estaciones, ahorrando bastante lgica de control. Conmutacin de paquetes Principios de conmutacin de paquetes.

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Debido al auge de las transmisiones de datos, la conmutacin de circuitos es un sistema muy ineficiente ya que mantiene las lneas mucho tiempo ocupado aun cuando no hay informacin circulando por ellas. Adems, la conmutacin de circuitos requiere que los dos sistemas conectados trabajen a la misma velocidad, cosa que no suele ocurrir hoy en da debido a la gran variedad de sistemas que se comunican. En conmutacin de paquetes, los datos se transmiten en paquetes cortos. Para transmitir grupos de datos ms grandes, el emisor trocea estos grupos en paquetes ms pequeos y les adiciona una serie de bits de control. En cada nodo, el paquete se recibe, se almacena durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio. Las ventajas de la conmutacin de paquetes frente a la de circuitos son: La eficiencia de la lnea es mayor: ya que cada enlace se comparte entre varios paquetes que estarn en cola para ser enviados en cuanto sea posible. En conmutacin de circuitos, la lnea se utiliza exclusivamente para una conexin, aunque no haya datos a enviar. Se permiten conexiones entre estaciones de velocidades diferentes: esto es posible ya que los paquetes se irn guardando en cada nodo conforme lleguen (en una cola) y se irn enviando a su destino. No se bloquean llamadas: ya que todas las conexiones se aceptan, aunque si hay muchas, se producen retardos en la transmisin. Se pueden usar prioridades: un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos, aquellos ms prioritarios segn ciertos criterios de prioridad. Tcnica de conmutacin. Cuando un emisor necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamao fijado para un paquete, ste los trocea en paquetes y los enva uno a uno al receptor. Hay dos tcnicas bsicas para el envo de estos paquetes: Tcnica de data gramas: cada paquete se trata de forma independiente, es decir, el emisor enumera cada paquete, le aade informacin de control y lo enva hacia su destino. Puede ocurrir que por haber tomado caminos diferentes, un paquete con nmero por ejemplo 6 llegue a su destino antes que el nmero 5. Tambin puede ocurrir que se pierda el paquete nmero 4. Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor, por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los paquetes y saber los que se han perdido (para su posible reclamacin al emisor), y para esto, debe tener el software necesario. Tcnica de circuitos virtuales: antes de enviar los paquetes de datos, el emisor enva un paquete de control que es de peticin de llamada, este paquete se encarga de establecer un camino lgico de nodo en nodo por donde irn uno a uno todos los paquetes de datos. De esta forma se establece un camino virtual para todo el grupo de paquetes. Este camino virtual ser numerado o nombrado inicialmente en el emisor y ser el paquete inicial de peticin de llamada el encargado de ir informando a cada uno de los nodos por los que pase de que ms adelante irn llegando los paquetes de datos con ese nombre o nmero. De esta forma, el encaminamiento slo se hace una vez (para la peticin de llamada). El sistema es similar a la conmutacin de circuitos, pero se permite a cada nodo mantener multitud de circuitos virtuales a la vez.

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Las ventajas de los circuitos virtuales frente a la data gramas son: El encaminamiento en cada nodo slo se hace una vez para todo el grupo de paquetes. Por lo que los paquetes llegan antes a su destino. Todos los paquetes llegan en el mismo orden del de partida ya que siguen el mismo camino. En cada nodo se realiza deteccin de errores, por lo que si un paquete llega errneo a un nodo, ste lo solicita otra vez al nodo anterior antes de seguir transmitiendo los siguientes. Desventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas: En data gramas no hay que establecer llamada (para pocos paquetes, es ms rpida la tcnica de data gramas). Los data gramas son ms flexibles, es decir que si hay congestin en la red una vez que ya ha partido algn paquete, los siguientes pueden tomar caminos diferentes (en circuitos virtuales, esto no es posible). El envo mediante datagramas es ms seguro ya que si un nodo falla, slo un paquetes se perder (en circuitos virtuales se perdern todos). Tamao del paquete. Un aumento del tamao de los paquetes implica que es ms probable que lleguen errneos. Pero una disminucin de su tamao implica que hay que aadir ms informacin de control, por lo que la eficiencia disminuye. Hay que buscar un compromiso entre ambos.

Arquitectura y topologa redes Lan. Topologas La topologa define la estructura de una red. La definicin de topologa puede dividirse en dos partes. La topologa fsica, que es la disposicin real de los cables y la topologa lgica, que define la forma en que los Host acceden a los medios. Las topologas fsicas que se utilizan comnmente son de bus, de anillo, en estrella, en estrella extendida, jerrquica y en malla. Topologa de bus: en esta topologa todas las estaciones se encuentran conectadas directamente a travs de interfaces fsicas llamadas tomas de conexin a un medio de transmisin lineal o bus.

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Topologa en anillo: la red consta de una serie de repetidores conectados unos a otros en forma circular. Cada estacin est conectada a un repetidor, que es el que pasa informacin de la red a la estacin y de la estacin a la red. Los datos circulan en el anillo en una sola direccin. La informacin tambin se desgaja en tramas con identificadores sobre la estacin de destino. Cuando una trama llega a un repetidor, ste identifica la informacin si es de la estacin la recoge o la deja pasar si no corresponde. Cuando la trama llega a la estacin origen la elimina de la red.

Topologas de estrella extendida: esta topologa permite ramificaciones a partir de un punto llamado raz, aunque no se permiten bucles.

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Topologa en estrella: en este caso, se trata de un nodo central del cul salen los cableados para cada estacin. Las estaciones se comunican unas con otras a travs del nodo central.

Topologa malla completa: esta topologa interconecta todos los nodos entre s, es poco utilizada por los costos de implementacin, en casos donde se requiere alta confiabilidad de los enlaces es posible encontrar

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Dispositivos. Los dispositivos que se conectan de forma directa a un segmento de red se denominan Host. Estos Host incluyen computadores, tanto clientes y servidores, impresoras, escner, etc. Existen elementos que proveen comunicacin a los dispositivos tales como tarjetas de red, cableado. Antenas inalmbricas, HUB, conectores, Switch, cordones, repetidores, etc. La tarjeta de red es el elemento que permite al conectar al Host a la red, esta trabaja a nivel capa 2 del modelo OSI. Y en la actualidad existen para distintas tecnologas tales como token, Ethernet, Wreles.

Cableado

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Existen distintos medios de transmisin par trenzado, pares trenzados apantallados y sin apantallar, cable coaxial, fibra ptica, transmisin inalmbrica, infrarrojos y los ms utilizados son cables UTP. El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio mas utilizado compuesto por cuatro pares de hilos de cobre de calibre 22 24 con una impedancia de 100 ohmios. Cada uno de los 8 hilos de cobre individuales del cable UTP est revestido de un material aislador. Cada par de hilos est trenzado para utilizar el efecto de cancelacin que producen los pares trenzados para limitar la degradacin de la seal a causa de la EMI y la RFI. Se puede instalar a una distancia mxima de 100 MT. Norma TIA/EIA-568-a TIA/EIA-568-a contiene especificaciones que reglamentan el rendimiento de los cables y norma el tendido de dos cables, uno para voz y otro para datos en cada toma. De los dos cables, el cable de voz debe ser UTP de cuatro pares. El estndar TIA/EIA-568-a especifica cinco categoras en las especificaciones. Estas son el cableado categora 1 (Cat 1), categora 2 (Cat 2), categora 3 (Cat 3), categora 4 (Cat 4) y categora 5 (Cat 5). Entre estos, slo Cat 3, Cat 4 y Cat 5 son aceptados para uso en las Lan. Entre estas tres categoras, la categora 5 es la que actualmente se recomienda e implementa con mayor frecuencia en las instalaciones.

Normas de cableado: en las siguientes figuras pueden observar las normas 568-a y 568-b que especifica como conectar el cable UTP al conector rj45 y la funcin de cada hilo

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Conectores RJ 45. Los conectores macho y hembra permiten la conexin del cable UTP a los siguientes lugares de la red, pacht panel, roseta y tarjeta de red.

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El HUB es el elemento que otorga comunicacin a nivel de capa 1 del modelo OSI a la red repartiendo los datos que le lleguen por una de sus bocas a todas las dems.

Switch.

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Es un dispositivo de capa 2 diseado para conectar segmentos de redes Lan. El propsito de un Switch es filtrar el trfico de una Lan, para que el trfico siga siendo local, genera tablas para la conmutacin con los nmeros de puerta del Switch y las direcciones MAC de las tarjetas de red permitiendo la conmutacin de capa 2 la conectividad a otros segmentos de la red.

Arquitectura a nivel de protocolo. El instituto de ingeniera elctrica y electrnica (IEEE) es una organizacin profesional que define los estndares de red, pueden observar algunos de estos en la tabla que esta a continuacin. 802 Estndar para red de rea metropolitana y local 802.1 Administracin y conmutacin de redes Lan y MAN (incluye el protocolo Spanning

Tree) 802.2 Control de enlace lgico 802.3 Acceso mltiple con deteccin de portadora/deteccin de colisiones CSMD/CD,

tecnologa en la que basa Ethernet 10 base t. 802.3u Fast Ethernet 100 base t. 802.3z Gigabit Ethernet. 802.4 Mtodo de acceso de bus que pasa a travs de un token 802.5 Mtodo de acceso de Token Ring 802.7 Ancho de banda de red de rea local 802.8 Red de rea local y metropolitana por fibra ptica 802.9 Integracin de servicios (entre trabajo de Internet y subredes) 802.10 Seguridad en redes Lan y MAN 802.11 Lan basada en greles (basado en radio frecuencias, en dos seales de microondas

entre 2400 y 2500 mhz. 802.12 Lan de alta velocidad (seales de 100 mhz usando un mtodo de acceso de demanda

de prioridad) 802.14 Mtodo de acceso de TVcable. Para analizar la arquitectura a nivel de protocolo se puede acudir al modelo OSI o a las especificaciones, en la siguiente figura pueden observar la comparacin de estos temas.

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Comparacin entre el modelo OSI y las especificaciones Lan. Capas del modelo OSI

Subcapa LLC Capa enlace de datos Subcapa MAC

Capa fsica

Especificacin Lan

IEEE 802.2 E T H E R N E T

IEEE 802.3

10base-t

Token Ring IEEE 802.5

FDDI

En arquitecturas Lan, las tres primeras capas tienen las siguientes funciones: Capa fsica: Codificacin y decodificacin de seales. 802.3 codificacin Manchester en capa fsica

Generacin y eliminacin de prembulo. Transmisin y recepcin de bits. Control de acceso al medio (MAC). El MAC es parte de la capa 2 del modelo OSI y su misin es el encargado del control de acceso de cada estacin al medio. El MAC puede realizarse de forma distribuida cuando todas las

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estaciones cooperan para determinar cul es y cundo debe acceder a la red. Tambin se puede realizar de forma centralizada utilizando un controlador. El esquema centralizado tiene las siguientes ventajas: Puede proporcionar prioridades, rechazos y capacidad garantizada. La lgica de acceso es sencilla. Resuelve conflictos entre estaciones de igual prioridad. Los principales inconvenientes son: Si el nodo central falla, falla toda la red. El nodo central puede ser un cuello de botella. Las tcnicas de control de acceso al medio pueden ser sncronas o asncronas. Las sncronas hacen que la red se comporte como de conmutacin de circuitos, lo cul no es recomendable para Lan y WAN. Las asncronas son ms aceptables ya que las Lan actan de forma impredecible y por tanto no es conveniente el mantenimiento de accesos fijos. Las asncronas se subdividen en 3 categoras: rotacin circular, reserva y competicin. Rotacin circular: es la utilizada por la tecnologa token Ring. Se va rotando la oportunidad de transmitir a cada estacin, de forma que si no tiene nada que transmitir, declina la oferta y deja paso a la siguiente estacin. La estacin que quiere transmitir, slo se le permite una cierta cantidad de datos en cada turno. Este sistema es eficiente cuando casi todas las estaciones quieren transmitir algo, de forma que el tiempo de transmisin se reparte equitativamente. Pero es ineficiente cuando slo algunas estaciones son las que desean transmitir, ya que se pierde mucho tiempo rotando sobre estaciones que no desean transmitir. Reserva: esta tcnica es adecuada cuando las estaciones quieren transmitir un largo periodo de tiempo, de forma que reservan ranuras de tiempo para repartirse entre todas las estaciones. Competicin: en este caso, todas las estaciones que quieren transmitir compiten para poder hacerlo (el control de acceso al medio se distribuyen entre todas las estaciones). Son tcnicas sencillas de implementar y eficientes en bajas cargas pero muy ineficientes para cargas altas (cuando hay muchas estaciones que quieren el acceso y adems transmiten muchos datos). Direcciones MAC. A este nivel se encuentra el direccionamiento fsico que consta de 24 BIT que la OUI le entrega al fabricante y 24 BIT que el fabricante asigna a cada dispositivo, se expresan en hexadecimales. Es importante mencionar que cada direccin MAC es nica a nivel mundial

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Uso de las direcciones MAC por parte de la tarjeta de red: las Lan Ethernet y 802.3 son redes de broadcast. Todas las estaciones ven todas las tramas. Cada estacin debe escuchar y examinar cada trama para determinar si la comunicacin el para l. En este tipo de red, cuando un dispositivo desea enviar datos a otro, puede abrir una ruta de comunicacin hacia el otro dispositivo usando la direccin MAC. Cuando se envan tramas desde un origen a travs de una red, las tramas transportan la direccin MAC del destino deseado. A medida que estos datos viajan a travs de los medios de red, la tarjeta de red de cada dispositivo verifica si la direccin MAC coincide con la direccin destino fsica que transporta el paquete de datos. Si no hay concordancia, la tarjeta de red descarta la trama. Control de enlace lgico (LLC). Esta capa es parte de la capa 2 del modelo OSI, se encarga de transmitir tramas entre dos estaciones sin tener que pasar por ningn nodo intermedio. Esta capa debe permitir el acceso mltiple. Esta capa debe identificar todos los posibles accesos a ella, ya sean de una capa superior como estaciones destino u otros. Servicios LLC: el LLC debe controlar el intercambio de datos entre dos usuarios, y para ello puede establecer una conexin permanente, una conexin cuando se requiera el intercambio de datos o una mezcla de ambas (slo se establece conexin permanente cuando sea necesaria). Protocolo LLC: hay varias formas de utilizacin de este protocolo que van desde envos de tramas con requerimiento de trama de confirmacin hasta conexiones lgicas entre dos estaciones previo intercambio de tramas de peticin de conexin. Ethernet y (CSMA / CD) Estas redes utilizan acceso mltiple con deteccin de portadora/deteccin de colisiones. Algunas utilizan banda ancha. El estndar ms utilizado es el IEEE 802.3. Control de acceso al medio en IEEE 802.3. En estas redes, no hay un tiempo preestablecido de acceso al medio sino que cualquier estacin puede acceder a l de forma aleatoria. Los accesos son de tipo competitivo.

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La tcnica ms antigua utilizada es la Aloha, que consiste en que si una estacin quiere transmitir una trama, lo hace y espera el tiempo suficiente para que la estacin de destino le de tiempo para confirmar la llegada de la trama. Si no llega la confirmacin en ese tiempo, la estacin vuelve a enviar la trama. Este proceso lo repite hasta que o bien recibe la confirmacin o bien lo ha intentado una serie determinada de veces sin conseguir la confirmacin. La estacin receptora recibe la trama y si detecta que no hay error (mediante unos cdigos) enva una confirmacin. Puede ocurrir que dos tramas se interfieran (colisin) y entonces las dos son rechazadas, es decir que el receptor no enva confirmacin. El sistema Aloha , aunque es muy sencillo, permite pocas cargas en la red ya que si hay muchas tramas circulando a la vez, la probabilidad de que interfieran (y sean errneas) es muy grande. La eficiencia de Aloha es grande cuando las distancias entre estaciones es poca, ya que podra implementarse un mecanismo para que todas las estaciones dejaran de transmitir cuando una trama circulara por la red (ya que la espera sera mu y pequea al ser la distancia poca). A esta tcnica ms sofisticada se le llama CSMA. Es decir, con CSMA, la estacin que desee transmitir escucha el medio para ver si hay ya una trama en l, y si no la hay emite su trama y espera confirmacin para cerciorarse de que ha llegado a su destino correctamente. Las colisiones slo se producirn si dos estaciones emiten tramas casi en el mismo instante. Para evitar esta ltima ineficiencia, CSMA hace: El emisor transmite si la lnea est libre y si no, se aplica 2. En caso de que el medio est ocupado, se espera hasta que est libre. Si se detecta una colisin, el emisor que la ha detectado enva una seal de interferencia para que todas las estaciones sepan de la colisin y dejen de transmitir (para dejar de colisionar). Despus de emitir la interferencia, se espera un poco y se vuelve a emitir la trama. De esta forma, CSMA slo desaprovecha el tiempo en que se tarda en detectar una colisin. Dependiendo de la tcnica de transmisin, la deteccin de colisin cambia. Especificaciones IEEE 802.3 a 10 Mbps (Ethernet). Especificacin 10base5: utiliza cable coaxial, topologa en bus, sealizacin digital Manchester, longitud mxima de segmento de cable (entre cada par de repetidores) es 500 metros, slo hay un camino posible entre dos repetidores. Especificacin 10base2: similar a la anterior pero con cable ms fino y menos costoso. Especificacin 10base-t: se usa cable de par trenzado apantallado aunque permite menor distancia , topologa en estrella , debido al tipo de cable, las distancias mximas permitidas rondan los 100 metros . Especificacin 10 ancha36: utiliza cable coaxial y banda ancha, cables de unos 2000 metros, modulacin por desplazamiento de fase, codificacin diferencial. Especificacin 10base-f: fibra ptica, codificacin Manchester. Especificaciones IEEE 802.3 a 100 Mbps (Ethernet a alta velocidad). Utiliza MAC, dos enlaces fsicos entre nodos (cada uno en una direccin), pares trenzados apantallados o no apantallados de alta calidad o fibra pti ca.

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Formato de trama 802.3.

Los campos de trama Ethernet e IEEE 802.3 se describen en los siguientes resmenes: Prembulo: el patrn de unos y ceros alternados les indica a las estaciones receptoras que una trama es Ethernet o IEEE 802.3. La trama Ethernet incluye un Byte adicional que es el equivalente al campo inicio de trama (SOF) de la trama IEEE 802.3. Inicio de trama (SOF): el Byte delimitador de IEEE 802.3 finaliza con dos bits 1 consecutivos, que sirven para sincronizar las porciones de recepcin de trama de todas las estaciones de la Lan. SOF se especifica explcitamente en Ethernet. Direcciones destino y origen: los primeros 3 Byte de las direcciones son especificados por IEEE segn el proveedor o fabricante. El proveedor de Ethernet o IEEE 802.3 especifica los ltimos 3 Bytes. La direccin origen siempre es una direccin unicast (de nodo nico). La direccin destino puede ser unicast, multicast (grupo de nodos) o de broadcast (todos los nodos). Tipo (Ethernet): el tipo especifica el protocolo de capa superior que recibe los datos una vez que se ha completado el procesamiento Ethernet. Longitud (IEEE 802.3): la longitud indica la cantidad de Bytes de datos que sigue este campo. Datos (Ethernet): una vez que se ha completado el procesamiento de la capa fsica y de la capa de enlace, los datos contenidos en la trama se envan a un protocolo de capa superior, que se identifica en el campo tipo. Aunque la versin 2 de Ethernet no especifica ningn relleno, al contrario de lo que sucede con IEEE 802.3, Ethernet espera por lo menos 46 Bytes de datos. Datos (IEEE 802.3): una vez que se ha completado el procesamiento de la capa fsica y de la capa de enlace, los datos se envan a un protocolo de capa superior, que debe estar definido dentro de la porcin de datos de la trama. Si los datos de la trama no son suficientes para llenar la trama hasta una cantidad mnima de 64 Bytes, se insertan Bytes de relleno para asegurar que por lo menos haya una trama de 64 Bytes. Secuencia de verificacin de trama (FCS): esta secuencia contiene un valor de verificacin CRC de 4 Bytes, creado por el dispositivo emisor y recalculado por el dispositivo receptor para verificar la existencia de tramas daadas.

El protocolo Internet (Internet protocol - IP) Introduccin. El protocolo IP es parte integral del TCP/IP. Las tareas principales del IP son el direccionamiento de los paquetes de informacin y la administracin del proceso de fragmentacin.

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El paquete es la unidad de transferencia que el IP utiliza, algunas veces identificada en forma ms especfica como paquete Internet o paquete IP Las caractersticas de este protocolo son: No orientado a conexin. Transmisin en unidades denominadas paquetes. Sin correccin de errores, ni control de congestin. No garantiza la entrega en secuencia. La entrega del paquete en IP no est garantizada porque sta se puede retrasar, enrrutar de manera incorrecta o mutilar al dividir y reensamblar los fragmentos del mensaje. Por otra parte, el IP no contiene suma de verificacin para el contenido de datos del paquete, solamente para la informacin del encabezado. En cuanto al ruteo (encaminamiento) este puede ser: Paso a paso a todos los nodos Mediante tablas de rutas estticas o dinmicas Data grama IP.

0 10 20 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 3 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Vers Hlen Tipo de servicio Longitud total Identificacin Bandrs Desplazamiento de fragmento

TTL Protocolo CRC cabecera

Direccin IP origen Direccin IP destino

Opciones IP (si las hay) Relleno

Datos

... Campos del datagrama IP: Vers (4 bits). Indica la versin del protocolo IP que se utiliz para crear el datagrama. Actualmente se utiliza la versin 4 (ipv4) aunque ya se estn preparando las especificaciones de la siguiente versin, la 6 (ipv6). Hlen (4 bits). Longitud de la cabecera expresada en mltiplos de 32 bits. El valor mnimo es 5, correspondiente a 160 bits = 20 Bytes. Tipo de servicio (type of service). Los 8 bits de este campo se dividen a su vez en: Prioridad (3 bits). Un valor de 0 indica baja prioridad y un valor de 7, prioridad

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Mxima. Los siguientes tres bits indican cmo se prefiere que se transmita el mensaje, es decir, son sugerencias a los encaminadores que se encuentren a su paso los cuales pueden tenerlas en cuenta o no. BIT d (delay). Solicita retardos cortos (enviar rpido). BIT t (throughput). Solicita un alto rendimiento (enviar mucho en el menor tiempo posible). BIT r (reliability). Solicita que se minimice la probabilidad de que el datagrama se pierda o resulte daado (enviar bien). Los siguientes dos bits no tienen uso. Longitud total (16 bits). Indica la longitud total del datagrama expresada en Bytes. Como el campo tiene 16 bits, la mxima longitud posible de un datagrama ser de 65535 Bytes. Identificacin (16 bits). Nmero de secuencia que junto a la direccin origen, direccin destino y el protocolo utilizado identifica de manera nica un datagrama en toda la red. Si se trata de un datagrama fragmentado, llevar la misma identificacin que el resto de fragmentos. Banderas o indicadores (3 bits). Slo 2 bits de los 3 bits disponibles estn actualmente utilizados. El BIT de ms fragmentos (mf) indica que no es el ltimo datagrama. Y el BIT de no fragmentar (nf) prohbe la fragmentacin del datagrama. Si este BIT est activado y en una determinada red se requiere fragmentar el datagrama, ste no se podr transmitir y se descartar. Desplazamiento de fragmentacin (13 bits). Indica el lugar en el cual se insertar el fragmento actual dentro del datagrama completo, medido en unidades de 64 bits. Por esta razn los campos de datos de todos los fragmentos menos el ltimo tienen una longitud mltiplo de 64 bits. Si el paquete no est fragmentado, este campo tiene el valor de cero. Tiempo de vida o TTL (8 bits). Nmero mximo de segundos que puede estar un datagrama en la red de redes. Cada vez que el datagrama atraviesa un Router se resta 1 a este nmero. Cuando llegue a cero, el datagrama se descarta y se devuelve un mensaje ICMP de tipo "tiemp o excedido" para informar al origen de la incidencia. Protocolo (8 bits). Indica el protocolo utilizado en el campo de datos: 1 para ICMP, 2 para IGMP, 6 para TCP y 17 para UDP. CRC cabecera (16 bits). Contiene la suma de comprobacin de errores slo para la cabecera del datagrama. La verificacin de errores de los datos corresponde a las capas superiores. Direccin origen (32 bits). Contiene la direccin IP del origen.

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Direccin destino (32 bits). Contiene la direccin IP del destino. Opciones IP. Este campo no es obligatorio y especifica las distintas opciones solicitadas por el usuario que enva los datos (generalmente para pruebas de red y depuracin). Relleno. Si las opciones IP (en caso de existir) no ocupan un mltiplo de 32 bits, se completa con bits adicionales hasta alcanzar el siguiente mltiplo de 32 bits (recurdese que la longitud de la cabecera tiene que ser mltiplo de 32 bits). Direccionamiento IP. El TCP/IP utiliza una direccin de 32 bits para identificar una mquina y la red a la cual est conectada. nicamente el NIC (centro de informacin de red) asigna las direcciones IP (o Internet), aunque si una red no est conectada a Internet, dicha red puede determinar su propio sistema de numeracin. Hay cuatro formatos para la direccin IP, cada uno de los cuales se utiliza dependiendo del tamao de la red. Los cuatro formatos, clase a hasta clase d (aunque ltimamente se ha aadido la clase e para un futuro) aparecen en la figura:

Conceptualmente, cada direccin est segmentada en dos sectores, de red y Host. La clase se identifica mediante las primeras secuencias de bits, a partir de los 3 primeros bits (de orden ms alto). Las direcciones de clase a corresponden a redes grandes con muchas mquinas. Las direcciones en decimal son 0.1.0.0 hasta la 126.0.0.0 (lo que permite hasta 1.6 millones de Host). Las direcciones de clase b sirven para redes de tamao intermedio, y el rango de direcciones vara desde el 128.0.0.0 hasta el 191.255.0.0. Esto permite tener 16320 redes con 65024 Host en cada una.

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Las direcciones de clase c tienen slo 8 bits para la direccin local o de anfitrin (Host) y 21 bits para red. Las direcciones de esta clase estn comprendidas entre 192.0.1.0 y 223.255.255.0, lo que permite cerca de 2 millones de red es con 254 Host cada una. Por ltimo, las direcciones de clase d se usan con fines de multidifusin, cuando se quiere una difusin general a ms de un dispositivo. El rango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.235.255. Cabe decir que, las direcciones de clase e (aunque su utilizacin ser futura) comprenden el rango desde 240.0.0.0 hasta el 247.255.255.255. Por tanto, las direcciones IP son cuatro conjuntos de 8 bits, con un total de 32 bits. Por comodidad estos bits se representan como si estuviesen separados por un punto, por lo que el formato de direccin IP puede ser red. Host. Host. Host para clase a hasta red. Red. Red. Host para clase c. A partir de una direccin IP, una red puede determinar si los datos se enviarn a travs de una puerta de enlace (Gatewyde, Router). Obviamente, si la direccin de la red es la misma que la direccin actual (enrutamiento a un dispositivo de red local, llamado Host directo), se evitar utilizar la puerta de enlace; pero todas las dems direcciones de red se enrutarn a una puerta de enlace para que salgan de la red local. La puerta de enlace que reciba los datos que se transmitirn a otra red, tendr entonces que determinar el enrutamiento can base en la direccin IP de los datos y una tabla interna que contiene la informacin de enrutamiento. IP privadas Los nmeros IP privadas, son un grupo de direcciones IP que fueron reservadas para aplicaciones en donde se requiere utilizar el protocolo TCP/IP fuera del Internet que todos conocemos, las direcciones seleccionadas para este fin son: Direcciones clase a: 10.0.0.0 10.255.255.255 Direcciones clase b: 172.16.0.0 172.31.255.255 Direcciones clase c: 192.168.0.0 192.168.255.255 Estas direcciones en ningn caso pueden ser utilizadas para conectarse a Internet dado que las mismas no pueden ser identificadas como direcciones vlidas dentro de las tablas de ruta de los Routers. (Tablas de encaminamiento de trfico) 5.2 mascaras Introduccin. La mscara de red es aquella que indica si la direccin IP de un Host, pertenece a una red. La siguiente tabla muestra las mscaras de red por defecto correspondientes a cada clase: Clase Decimal Binario A 255.0.0.0 11111111.00000000.00000000.00000000 B 255.255.0.0 11111111. 11111111. 00000000. 00000000. C 255.255.255.0 11111111. 11111111. 11111111. 00000000. Los unos indican los bits de la direccin correspondientes a la red y los ceros, los correspondientes al Host.

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Direccin de red. La codificacin de informacin de red en las direcciones de red en IP tiene una ventaja importante: hacer posible que exista un ruteo eficiente. Otra ventaja es que las direcciones de red IP se pueden referir tanto a redes como a Host. Por regla, nunca se asigna un campo Host igual a 0 a un Host individual. En vez de eso, una direccin IP con campo Host igual a 0 se utiliza para referirse a la red en s misma. Explicado de otra forma, las direcciones IP se pueden utilizar para referirse a redes as como a anfitriones individuales. Por regla, una direccin que tiene todos los bits del campo Host igual a 0, se reserva para referirse a la red en s misma. Como calcular la direccin de red. Para calcular la direccin de red se realiza una producto lgico binario (AND), entre la direccin del Host y la mascara. Filtro AND Dato Funcin Dato Resultado 0 AND 0 Igual 0 0 AND 1 Igual 0

1 AND 0 Igual 0 1 AND 1 Igual 1 Supongamos una direccin IP 148.120.33.110 con mscara 255.255.0.0, en la que tenemos un computador. Si expresamos esta direccin y la de la mscara de subred en binario, tenemos: Decimal Red Host 148.120.33.110 10010100 01111000 00100001 01101110 Direccin del Host AND 255.255.0.0 11111111 11111111 00000000 00000000 Mscara de red 148.120.0.0 10010100 01111000 00000000 00000000 Direccin de su red Al hacer el producto binario de las dos primeras direcciones (donde hay dos 1 en las mismas posiciones ponemos un 1 y en caso contrario, un 0) obtenemos la tercera. Direccin de broadcast. Otra de las ventajas que ofrece el direccionamiento IP es el uso de direcciones de broadcast, que hacen referencia a todos los Host de la misma red. Segn el estndar, cualquier direccin de Host compuesta por unos est reservada para broadcast. Por ejemplo, una direccin que contenga 32 unos se considera un mensaje difundido a todas las redes y a todos los dispositivos. Es posible difundir en todas las mquinas de una red alterando a unos toda la direccin local o de Host, de manera que la direccin 147.10.255.255 para una red de clase b se recibira en todos los dispositivos de dicha red; pero los datos no saldran de dicha red. Como calcular la direccin de broadcast.

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Para calcular la direccin de broadcast primero de identifica la direccin de red y luego se agregan unos en sector de Host a esta direccin. Supongamos una direccin IP 148.120.33.110 con mscara 255.255.0.0, en la que tenemos un computador. Si expresamos esta direccin y la de la mscara de subred en binario, tenemos: Decimal Red Host 148.120.33.110 10010100 01111000 00100001 01101110 Direccin del Host AND 255.255.0.0 11111111 11111111 00000000 00000000 Mscara de red 148.120.0.0 10010100 01111000 00000000 00000000 Direccin de su red 148.120.255.255 10010100 01111000 11111111 11111111 Direccin de

broadcast Direccin de Host. Como ya hemos visto existen dos direcciones que permiten identificar los extremos de la red (direccin de red y broadcast). Las direcciones utilizables para los Host se encuentran entre estas dos direcciones. Subredes. Para mejorar la capacidad de direccionamiento IP se hace necesario crear subredes, entonces surge la pregunta Cmo se hace? Tomando la mascara por defecto nos encontramos que est divide en un sector llamado red y otro llamado Host, entonces se agregan unos al sector de Host pasando a conformar un sector intermedio llamados Subred. Ejemplo. Red Subred Host Mascara 11111111. 1 111 1 111 .11111 000.00000000 Direccin IP 00001010. 00101000.10000 000.0010 10 10 Al igual que con la direcciones que estn compuestas por las mascaras por defecto, encontramos las direcciones que identifican una subred, Direcciones de Subred, broadcast, y Host: La direccin de subred es la que en el campo de Host esta compuesta por nicamente ceros, la de broadcast es la que esta compuesta nicamente por unos y las direcciones de Host se encuentran entre la direccin de Subred y Broadcast. Protocolos de resolucin de direcciones. El objetivo es disear un software de bajo nivel que oculte las direcciones fsicas (MAC) y permita que programas de un nivel ms alto trabajen slo con direcciones IP (lgicas). La

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transformacin de direcciones se tiene que realizar en cada fase a lo largo del camino, desde la fuente original hasta el destino final. En particular, surgen dos casos. Primero, en la ltima fase de entrega de un paquete, ste se debe enviar a travs de una red fsica hacia su destino final. La computadora que enva el paquete tiene que transformar la direccin IP de destino final en su direccin fsica (MAC). Segundo, en cualquier punto del camino, de la fuente al destino, que no sea la fase final, el paquete se debe enviar hacia un Router intermedio. Por lo tanto, el transmisor tiene que transformar la direccin IP del Router en una direccin fsica. El problema de transformar direcciones de alto nivel en direcciones fsicas se conoce como problema de asociacin de direcciones (address resolution problem). Este problema se suele resolver, normalmente, mediante tablas en cada mquina que contienen pares de direcciones, de lgicas y fsicas. En el problema de asociacin de direcciones en TCP/IP para redes con capacidad de difusin como Ethernet, se utiliza un protocolo de bajo nivel para asignar direcciones en forma dinmica y evitar as la utilizacin de una tabla de conversiones. Este protocolo es conocido como protocolo de asociacin de direcciones (ARP - address resolution protocol). La idea detrs de la asociacin dinmica con ARP es muy sencilla: cuando un Host a quiere definir la direccin IP de un Host b, transmite por broadcast un paquete especial que pide al Host que posee la direccin IP b, que responda con su direccin fsica b. Todos los anfitriones reciben la solicitud, incluyendo a b, pero slo b reconoce su propia direccin IP y enva una respuesta que contiene su direccin fsica. Cuando a recibe la respuesta, utiliza la direccin fsica para enviar el paquete IP directamente a b. En resumen: El ARP permite que un Host encuentre la direccin fsica de otro Host dentro de la misma red fsica con slo proporcionar la direccin IP de su objetivo. La informacin se guarda luego en una tabla ARP de orgenes y destinos. Protocolo de datagrama de usuario (UDP). La mayora de los sistemas operativos actuales soportan multiprogramacin. Puede parecer natural decir que un proceso es el destino final de un mensaje. Sin e mbargo, especificar que un proceso en particular en una mquina en particular es el destino final para un paquete es un poco confuso. Primero, por que los procesos se crean y se destruyen dinmicamente, los transmisores rara vez saben lo suficiente para identificar un proceso en otra mquina. Segundo, nos gustara poder reemplazar los procesos que reciben paquete, sin tener que informar a todos los transmisores. Tercero, necesitamos identificar los destinos de las funciones que implantan sin conocer el proceso que implanta la funcin. En vez de pensar en un proceso como destino final, imaginaremos que cada mquina contiene un grupo de puntos abstractos de destino, llamados puertos de protocolo. Cada puerto de protocolo se identifica por medio de un nmero entero positivo. Para comunicarse con un puerto externo, un transmisor necesita saber tanto la direccin IP de la mquina de destino como el nmero de puerto de protocolo del destino dentro de la mquina. El UDP proporciona el mecanismo primario que utilizan los programas de aplicacin para enviar a otros programas de aplicacin. El UDP proporciona puertos de protocolo utilizados para distinguir entre muchos programas que se ejecutan en la misma mquina. Esto es, adems de los datos, cada mensaje UDP contiene tanto en nmero de puerto de destino como el nmero de puerto origen, haciendo posible que el software UDP en el destino entregue el mensaje al receptor correcto y que ste enve una respuesta.

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El UDP utiliza el protocolo Internet subyacente para transportar un mensaje de una mquina a otra y proporciona la misma semntica de entrega de paquetes, sin conexin y no confiable que el IP. No emplea acuses de recibo para asegurarse de que llegan mensajes, no ordena los mensajes entrantes, ni proporciona retroalimentacin para controlar la velocidad del flujo de informacin entre las mquinas. Por tanto, los mensajes UDP se pueden perder, duplicar o llegar sin orden. Adems, los paquetes pueden llegar ms rpido de lo que el receptor los puede procesar. En resumen: El UDP proporciona un servicio de entrega sin conexin y no confiable, utilizando el IP para transportar mensajes entre mquinas. Emplea el IP para llevar mensajes, pero agrega la capacidad para distinguir entre varios destinos dentro de la computadora anfitrin. Formato de los mensajes UDP: Cada mensaje UDP se conoce como paquete de usuario. Conceptualmente, un paquete de usuario consiste en dos partes: un encabezado UDP y un rea de datos UDP. El encabezado se divide en cuatro campos de 16 bits, que especifican el puerto desde el que se envi el mensaje, el puerto para el que se destina el mensaje, la longitud del mensaje y una suma de verificacin UDP. Formato del mensaje UDP.

0 10 20 30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 3 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Puerto UDP origen Puerto UDP destino

Longitud mensaje UDP Suma verificacin UDP Datos

...

Puerto UDP de origen (16 bits, opcional). Nmero de puerto de la mquina origen. Puerto UDP de destino (16 bits). Nmero de puerto de la mquina destino. Longitud del mensaje UDP (16 bits). Especifica la longitud medida en Bytes del mensaje UDP incluyendo la cabecera. La longitud mnima es de 8 Bytes. Suma de verificacin UDP (16 bits, opcional). Suma de comprobacin de errores del mensaje. Para su clculo se utiliza una pseudo-cabecera que tambin incluye las direcciones IP origen y destino. Para conocer estos datos, el protocolo UDP debe interactuar con el protocolo IP. Datos. Aqu viajan los datos que se envan las aplicaciones. Los mismos datos qu e enva la aplicacin origen son recibidos por la aplicacin destino despus de atravesar toda la red de redes. Protocolo de control de transmisin (TCP)

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Es un servicio de transporte de flujo confiable. En las secciones anteriores hemos visto el servicio de entrega de paquetes sin conexin y no confiable, que forma la base para toda comunicacin en Internet, as como el protocolo IP que lo defina. Ahora veremos el segundo servicio ms importante y mejor conocido a nivel de red, la entrega de flujo confiable (reliable stream transport), as como el protocolo de control de transmisin (TCP) que lo define. En el nivel ms bajo, las redes de comunicacin proporcionan una entrega de paquetes no confiable. Los paquetes se pueden perder o destruir debido a errores. Las redes que rutean dinmicamente los paquetes pueden entregarlos en desorden, con retraso o duplicados. En el nivel ms alto, los programas de aplicacin a menudo necesitan enviar grandes volmenes de datos de una computadora a otra. Utilizar un sistema de entrega de conexin y no confiable para transferencias de grandes volmenes de informacin resulta ser la peor opcin. Debido a esto, el TCP se ha vuelto un protocolo de propsito general para estos casos. La interfaz entre los programas de aplicacin y la entrega confiable (es, decir, las caractersticas del TCP) se caracterizan por cinco funciones: Servicio orientado a conexin: el servicio de entrega de flujo en la mquina destino pasa al receptor exactamente la misma secuencia de Bytes que le pasa el transmisor en la mquina origen. Conexin de circuito virtual: durante la transferencia, el software de protocolo en las dos mquinas contina comunicndose para verificar que los datos se reciban correctamente. Si la comunicacin no se logra por cualquier motivo (V.Q. Falla el hardware de red), ambas mquinas detectarn la falla y la reportarn a los programas apropiados de aplicacin. Se utiliza el trmino circuito virtual para describir dichas conexiones porque aunque los programas de aplicacin visualizan la conexin como un circuito dedicado de hardware, la confiabilidad que se proporciona depende del servicio de entrega de flujo. Transferencia con memoria intermedia: los programas de aplicacin envan un flujo de datos a travs del circuito virtual pasando repetidamente Bytes de datos al software de protocolo. Cuando se transfieren datos, cada aplicacin utiliza piezas del tamao que encuentre adecuado, que pueden ser tan pequeas como un Byte. En el extremo receptor, el software de protocolo entrega Bytes del flujo de datos en el mismo orden en que se enviaron, ponindolos a disposicin del programa de aplicacin receptor tan pronto como se reciben y se verifican. El software de protocolo puede dividir el flujo en paquetes, independientemente de las piezas que transfiera el programa de aplicacin. Para hacer eficiente la transferencia y minimizar el trfico de red, las implantaciones por lo general recolectan datos suficientes de un flujo para llenar un paquete razonablemente largo antes de enviarlo. Por lo tanto, inclusive si el programa de aplicacin genera el flujo un Byte a la vez, la transferencia a travs de la red puede ser sumamente eficiente. De forma similar, si el programa de aplicacin genera bloques de datos muy largos, el software de protocolo puede dividir cada bloque en partes ms pequeas para su transmisin. Para aplicaciones en las que los datos de deben entregar aunque no se llene una memoria intermedia, el servicio de flujo proporciona un mecanismo de empuje o push que las aplicaciones utilizan para forzar una transferencia. En el extremo transmisor, el push obliga al software de protocolo a transferir todos los datos generados sin tener que esperar a que se llene una memoria intermedia. Sin embargo, la funcin de push slo garan tiza que los datos se transferirn, por tanto, an cuando la entrega es forzada, el software de protocolo puede dividir el flujo en formas inesperadas (V.Q. El transmisor puede reducirlo en caso de congestin).

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Flujo no estructurado: posibilidad de envi ar informacin de control junto a datos. E. Conexin full duplex: se permite la transferencia concurrente en ambas direcciones. Desde el punto de vista de un proceso de aplicacin, una conexin full duplex permite la existencia de dos flujos independiente s que se mueven en direcciones opuestas, sin ninguna interaccin aparente. Esto ofrece una ventaja: el software subyacente de protocolo puede enviar datagramas de informacin de control de flujo al origen, llevando datos en la direccin opuesta. Este procedimiento de carga, transporte y descarga reduce el trafico en la red. La contradiccin Hemos visto que el servicio de entrega de flujo confiable garantiza la entrega de los datos enviados de una mquina a otra sin prdida o duplicacin. Surge ahora la pregunta contradictoria del milln: cmo puede el software subyacente de protocolo proporcionar una transferencia confiable si el sistema subyacente de comunicacin slo ofrece una entrega no confiable de paquetes? La respuesta es complicada, pero la mayor parte de los protocolos confiables utilizan una tcnica fundamental conocida como acuse de recibo positivo con retransmisin. La tcnica requiere que un receptor se comunique con el origen y le enve un mensaje de acuse de recibo (ACK) conforme recibe los datos (ver los primeros temas para una descripcin ms detallada). El transmisor guarda un registro de cada paquete que enva y espera un ACK antes de enviar el siguiente paquete. El transmisor tambin arranca un temporizador cuando enva un paquete y lo retransmite si dicho temporizador expira antes de que llegue un ACK. El problema final de la confiabilidad surge cuando un sistema subyacente de entrega de paquetes los duplica. Los duplicados tambin pueden surgir cuando las redes tienen grandes retrasos que provocan la retransmisin prematura. Para evitar la confusin causada por ASK retrasados o duplicados, los protocolos de acuses de recibo positivos envan los nmeros de secuencia dentro de los ASK, para que el receptor pueda asociar correctamente los acuses de recibo con los paquetes. Pero, como casi todo en esta vida es un problema tras otro, el TCP no iba a ser menos; uno de los problemas que acarrea lo anterior es que un protocolo simple de acuses de recibo positivos ocupa una cantidad sustancial de ancho de banda de red debido a que debe retrasar el envo de un nuevo paquete hasta que reciba un ACK del paquete anterior. La solucin est en otra tcnica conocida como ventana deslizante, que es una forma ms compleja de acuse de recibo positivo y retransmisin. Los protocolos de ventana deslizante utilizan el ancho de banda de red de mejor forma al permitir que el transmisor enve varios paquetes sin esperar el ACK (remitirse a captulos anteriores para una descripcin de ste mtodo).

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Formato del segmento TCP. A continuacin veremos las definiciones de los campos en el segmento TCP:

0 10 20 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 3 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Puerto TCP origen Puerto TCP destino

Nmero de secuencia

Nmero de acuse de recibo

Hlen Reservado Bits cdigo Ventana Suma de verificacin Puntero de urgencia

Opciones (si las hay) Relleno Datos

... Puerto fuente (16 bits). Puerto de la mquina origen. Al igual que el puerto destino es necesario para identificar la conexin actual. Puerto destino (16 bits). Puerto de la mquina destino. Nmero de secuencia (32 bits). Indica el nmero de secuencia del primer Byte que trasporta el segmento. Nmero de acuse de recibo (32 bits). Indica el nmero de secuencia del siguiente Byte que se espera recibir. Con este campo se indica al otro extremo de la conexin que los Bytes anteriores se han recibido correctamente. Hlen (4 bits). Longitud de la cabecera medida en mltiplos de 32 bits (4 Bytes). El valor mnimo de este campo es 5, que corresponde a un segmento sin datos (20 Bytes). Reservado (6 bits). Bits reservados para un posible uso futuro. Bits de cdigo o indicadores (6 bits). Los bits de cdigo determinan el propsito y contenido del segmento. A continuacin se explica el significado de cada uno de estos bits (mostrados de izquierda a derecha) si est a 1. Urg. El campo puntero de urgencia contiene informacin vlida.

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ACK. El campo nmero de acuse de recibo contiene informacin vlida, es decir, el segmento actual lleva un ACK. Observemos que un mismo segmento puede transportar los datos de un sentido y las confirmaciones del otro sentido de la comunicacin. Psh. La aplicacin ha solicitado una operacin push (enviar los datos existentes en la memoria temporal sin esperar a completar el segmento). Rst. Interrupcin de la conexin actual. Syn. Sincronizacin de los nmeros de secuencia. Se utiliza al crear una conexin para indicar al otro extremo cual va a ser el primer nmero de secuencia con el que va a comenzar a transmitir (vere mos que no tiene porqu ser el cero). Fin. Indica al otro extremo que la aplicacin ya no tiene ms datos para enviar. Se utiliza para solicitar el cierre de la conexin actual. Ventana (16 bits). Nmero de Bytes que el emisor del segmento est dispuesto a aceptar por parte del destino. Suma de verificacin (24 bits). Suma de comprobacin de errores del segmento actual. Para su clculo se utiliza una pseudo-cabecera que tambin incluye las direcciones IP origen y destino. Puntero de urgencia (8 bits). Se utiliza cuando se estn enviando datos urgentes que tienen preferencia sobre todos los dems e indica el siguiente Byte del campo datos que sigue a los datos urgentes. Esto le permite al destino identificar donde terminan los datos urgentes