Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí

Facultad de Ciencias Informáticas

Redes de Computadores II

Bello Flores Ramón David

Victor Manuel Flores Anchundia

Contenidos

Modelos de referencia de comunicaciones.

Introducción al Modelo OSI.

Las 7 capas del modelo OSI

Características, funciones y protocolos de la pila TCP-IP.

Comparación de la arquitectura TCP-IP con el modelo de referencia OSI.

Modelo general de comunicación.

Origen, destino y paquetes de datos.

Como lo ilustra la figura, la información que viaja a través de una red se conoce como paquete , datos o paquete de datos.

Un paquete de datos es una unidad de información, lógicamente agrupada, que se desplaza entre los sistemas de computación

Un medio es el material a través del cual viajan los datos.

Un protocolo es un conjunto de reglas que hacen que la comunicación en una red sea más eficiente.

Modelo general de comunicación.

Evolución de las normas de networking del ISO

A medida que las empresas se dieron cuenta de que podrían ahorrar mucho dinero y aumentar la productividad con la tecnología de networking, comenzaron a agregar redes y a expandir las redes existentes casi simultáneamente con la aparición de nuevas tecnologías y productos de red.

A mediados de los 80, estas empresas debieron enfrentar problemas cada vez más serios debido a su expansión caótica.

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de las redes y su imposibilidad de comunicarse entre sí, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) estudió esquemas de red como DECNET, SNA y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas. Como resultado de esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayudaría a los fabricantes a crear redes que fueran compatibles y que pudieran operar con otras redes.

Modelo general de comunicación.

Evolución de las normas de networking del ISO

El modelo de referencia OSI (Nota: No debe confundirse con ISO.), lanzado en 1984, fue el esquema descriptivo que crearon. Este modelo proporcionó a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red utilizados por las empresas a nivel mundial.

El modelo de referencia OSI.

• Propósito del modelo de referencia OSI.

La división de la red en siete capas presenta las siguientes ventajas:

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas 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 sí.

Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, de manera que se puedan desarrollar con más rapidez.

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

El modelo de referencia OSI.

El modelo de referencia OSI.

 Las siete capas del modelo de referencia OSI.

El problema de trasladar información entre computadores se divide en siete problemas más pequeños y de tratamiento más simple en el modelo de referencia OSI. Cada uno de los siete problemas más pequeños está representado por su propia capa en el modelo. Las siete capas del modelo de referencia OSI son:

El modelo de referencia TCP/IP.

Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estándar abierto de Internet desde el punto de vista histórico y técnico es el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz.

El modelo de referencia TCP/IP.

Las capas del modelo de referencia TCP/IP

El Departamento de Defensa de EE.UU.

Creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia

Comparación del modelo OSI y el modelo TCP/IP.

Similitudes

Ambos se dividen en capas

Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos

Ambos tienen capas de transporte y de red similares

Se supone que la tecnología es de conmutación de paquetes (no de conmutación de circuitos)

Los profesionales de networking deben conocer ambos

Comparación del modelo OSI y el modelo TCP/IP.

Diferencias

TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación

TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa

TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas

Comparación del modelo OSI y el

Aunque los protocolos TCP/IP representan los estándares en base a los cuales se ha desarrollado Internet, este currículum utiliza el modelo OSI por los siguientes motivos:

Es un estándar mundial, genérico, independiente de los protocolos.

Es más detallado, lo que hace que sea más útil para la enseñanza y el aprendizaje.

Al ser más detallado, resulta de mayor utilidad para el diagnóstico de fallas.

Introducción de redes de área extensa (WAN).

Contenidos

Introducción de redes de área extensa (WAN).

Conceptos de tecnología WAN.

Conceptos de conmutación WAN.

Opciones de conexión de enlace WAN.

Opciones de conexión por conmutación de circuitos.

Opciones de conexión por conmutación de paquetes.

Opciones de conexión por Internet.

¿Qué es una WAN?

Una WAN es una red de comunicación de datos que opera más allá del alcance geográfico de una LAN.

Las WAN se diferencian de las LAN en varios aspectos.

Mientras que una LAN conecta computadoras, dispositivos periféricos y otros dispositivos de un solo edificio u de otra área geográfica pequeña, una WAN permite la transmisión de datos a través de distancias geográficas mayores.

Además, la empresa debe suscribirse a un proveedor de servicios WAN para poder utilizar los servicios de red de portadora de WAN. Las LAN normalmente son propiedad de la empresa o de la organización que las utiliza.

¿Qué es una WAN?

Las tres características principales de las WAN son las siguientes:

Las WAN generalmente conectan dispositivos que están separados por un área geográfica más extensa que la que puede cubrir una LAN.

Las WAN utilizan los servicios de operadoras, como empresas proveedoras de servicios de telefonía, empresas proveedoras de servicios de cable, sistemas satelitales y proveedores de servicios de red.

Las WAN usan conexiones seriales de diversos tipos para brindar acceso al ancho de banda a través de áreas geográficas extensas.

¿Por qué son necesarias las WAN?

Los usuarios de computadoras domésticas necesitan enviar y recibir datos que recorren distancias cada vez mayores.

Ahora es común en muchos hogares que los consumidores se comuniquen con bancos, tiendas y una variedad de proveedores de bienes y servicios a través de las computadoras.

Los estudiantes buscan información para las clases mediante índices de bibliotecas y publicaciones ubicadas en otras partes del país y del mundo.

¿Por qué son necesarias las WAN?

La empresa en evolución

La empresa en evolución

La empresa en evolución

Modelo de diseño jerárquico

El modelo de red jerárquico es una herramienta de alto nivel, útil para diseñar una infraestructura de red confiable.

Proporciona una vista modular de una red, lo que simplifica el diseño y la creación de una red que pueda crecer en el futuro.

Modelo de red jerárquico

El modelo de red jerárquico divide la red en tres capas:

Capa de acceso: permite el acceso de los usuarios a los dispositivos de la red.

Capa de distribución: agrupa los armarios de cableado y utiliza switches para segmentar grupos de trabajo y aislarlos problemas de la red en un entorno de campus.

Capa núcleo (también conocida como backbone): enlace troncal de alta velocidad que está diseñado para conmutar paquetes tan rápido como sea posible.

Conceptos de tecnología WAN

Protocolos de enlace de datos

Los protocolos de enlace de datos WAN más comunes son:

HDLC

PPP

Frame Relay

ATM

Conceptos de conmutación WAN

Conmutación de circuitos

Las redes de conmutación de circuitos son las que establecen un circuito (o canal) dedicado entre los nodos y las terminales antes de que los usuarios puedan comunicarse.

Conmutación de paquetes

Circuitos virtuales:

Las redes conmutadas por paquetes pueden establecer rutas a través de los switches para realizar conexiones particulares de extremo a extremo. Estas rutas se denominan circuitos virtuales.

Un VC es un circuito lógico creado dentro de una red compartida entre dos dispositivos de red. Existen dos tipos de VC.

Conmutación de paquetes

Circuitos virtuales:

Circuito virtual permanente (PVC, Permanent Virtual Circuit): un

Los PVC se utilizan cuando la transferencia de datos entre dispositivos es constante.

Circuito virtual conmutado (SVC, Switched Virtual Circuit): son circuitos virtuales que se establecen dinámicamente a pedido y que se terminan cuando se completa la transmisión.

Opciones de conexión de enlace WAN.

“PPP”

IntroducciónUna de las conexiones WAN más frecuentes es la conexión punto a punto. Las conexiones punto a punto se utilizan para conectar las LAN a las WAN del proveedor de servicio y para conectar los segmentos LAN dentro de la red empresarial. La conexión punto a punto entre una LAN y una WAN también se conoce como conexión serial o en línea arrendada, ya que estas líneas se alquilan a una empresa de comunicaciones (por lo general un compañía telefónica) y su uso es exclusivo de la empresa que solicita el alquiler.

Introducción

En las redes modernas, la seguridad es un aspecto clave.

El PPP le permite autenticar las conexiones mediante el uso del protocolo de autenticación de contraseña (PAP, Password Authentication Protocol) (CHAP, Challenge Handshake Authentication Protocol).

Enlaces seriales punto a punto

Punto de demarcación

DTE-DCE

Desde el punto de vista de la conexión a la WAN, una conexión serial posee un dispositivo DTE en un extremo de la conexión y un dispositivo DCE en el otro extremo. La conexión entre los dos dispositivos DCE es la red de transmisión del proveedor de servicios WAN. En este caso:

El DTE por lo general es un router.

El DTE también podría ser un terminal, una computadora, una impresora o una máquina de fax si se conectaran directamente a la red del proveedor de servicios.

El DCE, en general un módem o CSU/DSU, es el dispositivo que se utiliza para convertir los datos del usuario del DTE en una forma que sea aceptable para el enlace de la transmisión del proveedor del servicio WAN.

Punto de demarcación

Protocolos de encapsulación WAN

Protocolos de encapsulación WAN

Encapsulación HDLCEncapsulación HDLC

Arquitectura PPP

Arquitectura PPP

En la capa física, puede configurar el PPP en una variedad de interfaces, las que incluyen:

Serial asíncrona Serial síncrona HSSI ISDN

Operación LCP

Después de que se complete la transferencia de datos en la capa de red, el LCP finaliza el enlace. En la imagen, observe que el NCP sólo termina el enlace de la capa de red y el del NCP. El enlace permanece abierto hasta que el LCP lo termina. Si el LCP termina el enlace antes del NCP, la sesión NCP también termina.

Operación LCP

Opciones de configuración PPP

El PPP se puede configurar para admitir varias funciones que incluyen:

Autenticación con PAP o CHAP.

Compresión con Stacker o Predictor.

Multienlace que combina dos o más canales para aumentar el ancho de banda WAN

Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí

Facultad de Ciencias Informáticas

Redes de Computadores II

Victor Manuel Flores Anchundia

Temas

Continuación de PPP

Frame Relay

ATM

Transmisión con enlaces de Fibra Óptica enlace WAN (Cables submarinos)

Opciones de configuración PPP

Para negociar el uso de estas opciones PPP, las tramas de establecimiento del enlace LCP contienen información de opciones en el campo Datos de la trama LCP. Si no se incluye ninguna opción de configuración en una trama LCP, se adopta el valor predeterminado para esa configuración.

Proceso NCP

PPP puede contener datos desde varios tipos de protocolos de capa de red al usar un enfoque modular en su implementación. También puede contener dos o más protocolos de Capa 3 de forma simultánea.

Opción de Configuración de PPP

Autenticación

Compresión

Detección de errores

Multienlace

Devolución de

llamadas en PPP

Frame Relay

Frame Relay es un protocolo WAN de alto rendimiento que funciona en las capas físicas y de enlace de datos del modelo de referencia OSI.

Eric Scace, ingeniero de Sprint International, inventó Frame Relay como una versión más simple del protocolo X.25,

Rentabilidad de Frame Relay

Frame Relay es una opción más rentable por dos motivos.

Esto incluye el bucle local y el enlace de red.

• Con líneas dedicadas, los clientes pagan por una conexión de extremo a extremo.

Proveedor de red puede brindar servicio a 40 clientes o más de 56 kbps

• Comparte el ancho de banda en una base más amplia de clientes.

Flexibilidad de Frame Relay

Un circuito virtual proporciona considerable flexibilidad en el diseño de red.

WAN Frame Relay

A finales de 1970 y principios de 1990, la

tecnología WAN que unía los sitios finales usaba con

frecuencia el protocolo X.25

X.25 era una tecnología de conmutación de paquetes

Ofrecía una conexión muy fiable a través de

infraestructuras de cableado no fiables.

Frame Relay tiene menores gastos que X.25 dado que

cuenta con menos capacidades

Frame Relay no ofrece corrección de errores

las instalaciones modernas WAN ofrecen servicios de conexión más confiables y

un mayor grado de fiabilidad que otras

instalaciones.

Frame Relay administra el volumen y la velocidad de manera eficaz mediante la

combinación de las funciones necesarias de las capas de enlace de datos y de red en un

simple protocolo.

WAN Frame Relay

Funcionamiento de Frame Relay

Conexión entre un dispositivo DTE y un

dispositivo DCE

Componente

de capa de

enlace

Componente físico

Define las especificaciones mecánicas, eléctricas,

funcionales y de procedimiento necesarias

para la conexión entre dispositivos. Define el protocolo que

establece la conexión entre el dispositivos DTE, como un router, y el dispositivo

DCE, como un switch.

Circuitos virtuales

DTE

DTE

Circuito

VirtualVC

Son virtuales dado que no

hay una conexión eléctrica

directa de extremo a extremo.

Circuitos virtuales

La conexión es lógica y los datos se mueven de extremo a extremo, sin circuito eléctrico directo.

Con los VC, Frame Relay comparte el ancho de banda entre varios usuarios, y cualquier sitio puede comunicarse con otro sin usar varias líneas físicas dedicadas.

VC múltiples

Frame Relay se multiplexa

estadísticamente

Lo que significa que

transmite sólo una trama por

vez

Pueden coexistir muchas

conexiones lógicas en una

única línea física.

El router conectado a la

red Frame Relay puede

tener varios VC

Los cuales conectan a

diversos puntos finales

Topologías de Frame Relay

Topología en estrella (Hub and Spoke)

Estrella FR

Topología de malla completa

Malla completa FR

Topologías de Frame Relay

Topología en estrella (Hub and Spoke)

Estrella FR

Topología de malla completa

Malla completa FR

Interfaz de administración local (LMI)

Proporciona transferencia de

datos conmutados por paquetes con un mínimo retardo de

extremo a extremo.

El diseño original omite todo aquello

que pueda contribuir al retardo.

Es un mecanismo activo que

proporciona información de

estado sobre las conexiones FR entre el router (DTE) y el switch FR (DCE).

Cada 10 segundos aproximadamente, el dispositivo final sondea la red en

busca de una respuesta de secuencia no inteligente o

información de estado de canal.

Interfaz de administración local (LMI)

Extensiones LMIMensajes de

estado de VC

Multicasting

Direccionamiento global

Control de flujo

simple

Configuración de Frame Relay

Frame Relay se configura en un

router Cisco desde la interfaz

de la línea de comando del IOS de Cisco (CLI).

Cisco como dispositivos de acceso Frame Relay o DTE conectados

directamente a un switch Frame Relay dedicado,

o DCE.

Habilitar encapsulación Frame Relay

Habilitar encapsulación Frame RelayPaso 1.

Configuración de la dirección

IP en la interfaz

Paso 2. Configuración

de encapsulación

Paso 3. Establecimiento del ancho de banda

Paso 4. Configuración

del tipo de LMI (opcional)

ATM

ATM, en su forma original, fue diseñada para trabajar con SONET

Para ofrecer transporte y

conmutación a alta velocidad en redes WAN, MAN, Campus y

LAN

Debido a QoS en IP, Fast Ethernet

y Gigabit Ethernet, no tiene sentido utilizar ATM cerca de la estación de

trabajo: sólo en el backbone o en la red WAN.

Servicios ATM

Existen 3 tipos de servicios ATM:

Circuitos Virtuales Permanentes (PVC)

Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)

Servicios sin conexion. (SMDS) (Switched Multi-megabit Data Service, o "servicio de conmutación de datos de varios megabits")

Modelo de Referencia ATM

La arquitectura

ATM utiliza un modelo logico para describir

la funcionalidad que soporta.

La funcionalidad

de ATM corresponden

a la capa fisica y parte de la capa de

enlace del modelo OSI

El modelo de

referencia de ATM

CONTROL USER MANAGEMENT

Formado por los

siguientes planos:

El modelo de

referencia de ATM

Capa Fisica Capa ATMCapa de

adaptacion ATM (AAL)

Formado por los

siguientes capas:

Iniciación de Las Comunicaciones Ópticas

L

• La invención del LASER y el perfeccionamiento en los materiales vítreos dio un giro total al campo de las comunicaciones al demostrar que podía ser posible enviar señales de información por medio de señales luminosas.

S

• Su justificación principal radica en la cada día más creciente demanda de servicios de comunicaciones, tanto en volumen, como en capacidad de transmisión de información,

A

• Ancho de banda más amplio y, por consiguiente, mayor velocidad de conmutación, con mínima atenuación con respecto a los tradicionales conductores de cobre.

Propiedades de la Fibra Óptica

Gran ancho de banda.

Atenuación de la fibra

independiente de la

velocidad de transmisión.

Inmune al ruido y las

interferencias.

Imposibilidad de detección.

Dimensiones y peso menor.

Más económica.

Fenómenos Intervinientes en la Adecuada Propagación de la Luz en la Fibra Óptica

Refracción: Es un fenómeno particular de la luz, el cual radica en que cuando la luz que está en el vacío penetra a un medio diferente, experimentará un cambio tanto en la velocidad como en la dirección. A la relación de este cambio de velocidad se denomina INDICE DE RE-FRACCIÓN

Reflexión: Cuando una onda luminosa incide en la superficie de contacto entre dos materiales con diferentes índices de refracción o plano de separación, ocurrirán dos fenómenos:

1. Parte de la onda luminosa se refleja hacia el medio de donde procede, a esta onda se le denomina onda reflejada.

2. Sufre una desviación de la velocidad y dirección en la trayectoria original o se refracta, a esta onda sele denomina onda refractada.

Tipos de Fibras Ópticas

MULTIMODO: Son aquellas fibras que permiten múltiples modos de propagación de la luz, entendiendose por modo una posible trayectoria que la luz pueda tomar dentro de la fibra, se caracterizan por tener un núcleo de espesor alto, siendo las dimensiones mas usuales 50/125m, 62,5/125m y 100/125m.

Ventajas.

- Económica.

Desventajas.

- No es apta para trayectos largos.

- Sus velocidades de conmutación son lentas.

Tipos de Fibras Ópticas

Monomodo: Son aquellas fibras que permiten únicamente un solo modo de propagación de la luz, es decir, la luz se verá “forzada” a tomar una sola trayectoria, debido a su núcleo tan estrecho (8,3 micrones). Su dimensión única es de 9/125 m.

Este tipo de fibra es el más utilizado actualmente para trayectos largos, debido a que la forma de onda no se deforma al final de su trayectoria, permitiendo hacer conmutación de señales a alta velocidad.

Cables de Fibras Ópticas

Uso Interior

Uso Exterior

AéreosSubmarinos

Ductos

Dieléctricos

Tendido Submarino

Para la interconexión de los centros

importantes del mundo

Menor latencia y mayor ancho de banda que el enlace satelital

Descripción:– Fibra Óptica (hasta144 hilos)– Tubo central de cobre (tubo holgado) – Soporte a través de alambres– Aislamiento con PEAD (polietileno de

alta densidad)– Armadura

Fabricantes:– Ericsson– Alcatel– NSW

Tendido Aéreo

Muy común sobre redes de alta tensión.

Las empresas de transporte

de energía ofrecen

transporte de datos,

incrementando sus ingresos

Tipos de cable:– ADSS (All Dielectric Self-

Supporting) – Adosado– Figure – 8– OPGW (Optical Ground Wire)

Fabricantes:– Draka Comteq– TELNET Redes Inteligentes S.A – OPTRAL

Tendido Terrestre

Enlaces urbanos y rurales

Métodos de tendido de tubos:

Cavado (zanjas a cielo abierto)

Sencillo menor costo

Molestias y perturbaciones

Trenchless (Tunelería guiada)

Mayor complejidad mayor costo

Menores molestias

Tendido Terrestre

Métodos de Tendido Fibra:

Técnica Tradicional de Tirado

Alta Fricción y mayor tensión sobre el cable.

Técnica del Jetting

Menor fricción por corrientes de presión de aire.

Verificación de Fibra Óptica

Inspección visual:

Test de continuidad.

Búsqueda de fallas.

Inspección de conectores.

Mediciones de potencia.

Mediciones de pérdidas.

Mediciones utilizando OTDR.

Tendido de redes de fibra óptica