introducción y arquitectura de redes

8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes

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REDES DE ÁREA LOCAL(LAN)PARTE 1

Unidad 6


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Redes de rea Local(LAN)

Habitualmente son propiedad de laorganización que las usa parainterconectar sus propios equiposElementos fundamentales: Topología Medio de transmisión

Disposición del cableado Técnica de control de acceso al medio


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Topología e re!ere a la forma seg"n la cual se

interconectan entre sí los puntos !nales# o

estaciones# conectados a la red$ %as topologías &abituales en este tipo de

redes son: 'us (rbol )nillo Estrella


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Topología 'us


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Topología (rbol


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*omparación entre 'us + (rbol

'us

• %as estaciones seconectan al bus atra,és de un conector

• -ull d"ple. transmisión +recepción a tra,és delbus

• %a transmisión sepropaga a tra,és delmedio

• Escuc&ada por todaslas estaciones

(rbol

• Es una generalizacióndel bus

• *able rami!cado sinbucles cerrados

• El /rbol comienza enuna cabecera + serami!ca

• Escuc&ada por todaslas estaciones


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0roblemas de la topología 'us 1a que la transmisión de una estación es

recibida por todas las dem/s# es necesario

alg"n método para indicar a quién ,adirigida la transmisión e necesita también un mecanismo para

regular la transmisión 2tiempos detransmisión prolongados o simultaneidad detransmisiones3


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Transmisión de tramas en topologías'us %as estaciones transmiten datos en bloques

peque4os llamados 5tramas *ada trama est/ compuesta por los datos a

transmitir m/s una cabecera que contieneinformación de control


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Topología 'us


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Topología )nillo


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Topología )nillo *onsta de un con7unto de repetidores unidos por

enlaces punto a punto formando un bucle cerrado %os enlaces son unidireccionales *ada estación se conecta a la red mediante unrepetidor

%os datos se transmiten en tramas Una trama que circula por el anillo pasa por las dem/s

estaciones %a estación de destino reconoce su dirección + copiala trama %a trama contin"a circulando &asta que ,uel,e a la

estación origen El control de acceso al medio determina cu/ndo

una estación puede insertar una trama


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Topología )nillo


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Topología Estrella


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Topología Estrella *ada estación est/ directamente conectada

a un nodo central com"n# generalmente atra,és de dos enlaces punto a punto# unopara la transmisión + otro para la recepción


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Topología Estrella


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Elección de la topología -orma parte del proceso de dise4o de una

%)8 e debe &acer a la par de la elección delmedio de transmisión# la disposición del

cableado + la técnica de control de accesoal medio


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Medios de transmisión para topología'us


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Medios de transmisión para topología'us

d d l


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Medios de transmisión para topología'us En esta topología sólo se utiliza el cable

coa.ial en banda base 2Et&ernet3 in embargo se utiliza mu+ poco en la

actualidad# sal,o en instalacionespree.istentes

0ara una instalación nue,a es m/scon,eniente utilizar una topología estrellasobre par trenzado o !bra óptica

d d l


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d d l


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Elección del medio de transmisión Est/ restringida por la topología 9tros aspectos a considerar:

*apacidad: debe soportar el tr/!co de redesperado *on!abilidad: Debe satisfacer los requisitos

de disponibilidad Tipos de datos soportados: a7ustados a laaplicación )lcance del entorno: debe proporcionar

ser,icio a la gama de entornos requeridos

d d l


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Elección del medio de transmisión


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Arquitectura de protocolos (LAN)%a arquitectura de una %)8 se describeme7or en términos de una 7erarquía deprotocolos que organizan las funcionesb/sicas de la misma$%a arquitectura de protocolosestandarizada para redes %)8 inclu+e las

siguientes capas: -ísica 2Topología + medio de transmisión3 De control de acceso al medio 2M)*3 De control de enlace lógico 2%%*3


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Arquitectura de protocolos (LAN)elación del est/ndar ;EEE con el

modelo 9 ;

Nivelessuperiores

Enlacede datos

!sica

Nivelessuperiores

LLC

"AC

!sica

9 ; ;EEE

Aplica#les aredes LAN$"AN % &AN

"edio

Á'#itoespec! co

de EEE *+,


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Arquitectura de protocolos (LAN)-unciones de la capa física *odi!cación?decodi!cación de se4ales @eneración?eliminación de pre/mbulo 2para

sincronización3 Transmisión?recepción de bits ;nclu+e una especi!cación del medio de

transmisión + de la topología


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Arquitectura de protocolos (LAN)-unciones de la capa M)* En transmisión# ensamblado de datos en

tramas con campos de dirección + de

detección de errores En recepción# desensamblado de tramas#reconocimiento de dirección + detección deerrores$

*ontrol de acceso al medio de transmisión%)8-unciones de la capa %%* ;nterfaz con las capas superiores *ontrol de errores de Au o


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Arquitectura de protocolos (LAN)En el protocolo T*0?;0 2Unidad B3&abíamos ,isto que la unidad de datos20DU3 era: ecuencia de

b+tes deaplicaciónDatos del usuario

egmento T*0

*abecera

T*0

0aquete delni,el de red

*abecera dered

Datagrama

;0

*abecera ;0


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Arquitectura de protocolos (LAN)En el modelo de referencia ;EEE # la0DU resulta de agregar las cabeceras de%%* + M)*: *apa deaplicaciónDatos del aplicación

*apa T*0*abecera T*0

*apa%%*

*abecera %%*

*apa ;0*abecera ;0

*abecera M)*

*abecera M)* *apa

M)*

egmento T*0Datagrama ;0UD0 %%* Trama M)*


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Arquitectura de protocolos (LAN)*ontrol de enlace lógico 2%%*3 Especi!ca los mecanismos para:

Direccionar estaciones a tra,és del medio *ontrolar el intercambio de datos entre dosusuarios

El funcionamiento + formato de esteest/ndar est/n basados en HD%* 2*ontrol

de enlace de datos de alto ni,el C Unidad 3$ E.isten tres posibles ser,icios para

dispositi,os conectados que usan %%*


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Arquitectura de protocolos (LAN)er,icios %%*


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@eneralmente# un ,endedor ofrece estosser,icios como opciones que el cliente

puede elegir cuando compra el equipo$ 9tra posibilidad es que el cliente compre unequipo que inclu+a todos o algunos de losser,icios + seleccione cu/l ,a a utilizar en

función de la aplicación especí!ca


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Arquitectura de protocolos (LAN)0rotocolo de control de acceso al medio 2M)*3 *ontrola el acceso al medio de transmisión 0ar/metros cla,e:

Dónde *entralizado

0ro: Ma+or control C *ontra: Un solo punto de falla Distribuido

0ro: M/s redundante C *ontra: M/s comple7o *ómo

incrónico 2asignación est/tica3 e dedica una cierta capacidad a la cone.ión C 8o apropiada para

%)8 )sincrónico 2asignación din/mica3

En función de la demanda otación circular 2 ound robin3 C eser,a *ontención


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Arquitectura de protocolos (LAN)0rotocolo de control de acceso al medio2M)*3


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ntercone-i.n de redes) medida que una organización crece# también lo&ace# en general# el tama4o de sus redes$%lega un momento en el cual la red tiende aquedar subdimensionada# lo que se e,idencia#fundamentalmente# en la disminución de laperformance de la red$Una forma de resol,er esta cuestión consiste ensubdi,idir la red en un con7unto de redesmenores$0or otra parte# en algunos casos# se &acenecesario interconectar redes separadas deforma que se con,iertan en una "nica + gran red$


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ntercone-i.n de redes%os componentes que permiten realizarestas funciones son: epetidores 2 epeaters3 *oncentradores 2*oncentradores 2Hubs33 0uentes 2'ridges3 *onmutadores 2 Fitc&es3 Enrutadores 2 outers3 0asarelas 2@ateFa+s3

R tid


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Repetidores(Repeaters)

olamente opera en la capa física$ecibe datos sobre un enlace de comunicaciones +

los transmite# bit a bit# sobre otro enlace tan r/pidocomo los recibe$0ermite e.tender el largo m/.imo admitido parauna cone.ión en una red$8o es capaz de discriminar información# niacumularla para conectar medios que tengandistintas ,elocidades$

egenera la se4al: cuando recibe una se4al débil ocorrupta crea una copia# bit a bit# con la potenciaoriginal$

R tid


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Repetidores(Repeaters)

La se/al su0rep rdidas en un

ca#le 'u% lar2o

La se/al esrestaurada asus

caracter!sticasori2inales


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Concentradores (3u#s)u función principal es la de conectar

,arias computadoras entre sí en unacon!guración estrella$

También cumplen la función de losrepetidores +a que regeneran la se4al asu paso por el mismo$

0ermiten# conectados en cascada# crearsegmentos de red que a su ,ez seconectan con otros segmentos


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Concentradores (3u#s))lgunos permiten también laintercone.ión de diferentes tipos demedios de transmisión$

)l igual que los repetidores# funcionanen el ni,el físico de la red o sea#permiten la cone.ión física entre los

dispositi,os conectados manteniendolas características eléctricas + lógicasde las se4ales transportadas$


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Concentradores (3u#s)*one.ión en estrella


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Concentradores (3u#s)*one.ión en cascada


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Puentes (4rid2es))l igual que los dispositi,os ,istos &asta a&ora#permite interconectar diferentes segmentos deuna red# o ,arias redes entre sí$) diferencia de ellos aísla el tr/!co entre losdiferentes segmentos de la red e,itando que unsegmento saturado# afecte a otro que no lo est/$-unciona en el ni,el de la capa M)*# o sea realizauna función lógica elemental que consiste en: ecoger todas las tramas que circulan por cada

segmento$ )nalizar la dirección de destino de cada trama$ Determinar si corresponde retransmitirlo a otro

segmento o al mismo del cual pro,iene$


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Puentes (4rid2es)

A51

A51A51A51A51A51

456

456 456456456456456 456456

Con'utadores


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Con'utadores(S7itc8es)

%os m/s comunes funcionan# al igualque los puentes# a ni,el de la capa >$En la actualidad se tiende a utilizardirectamente conmutadores cuando sedesea segmentar el tr/!co de la red ointerconectar ,arias redes entre sí$

El caso típico de aplicación es elconmutador de piso o de departamento$

Con'utadores


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Con'utadores(S7itc8es)

Con'utadores


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Con utadores(S7itc8es)

Genta7as 8o se necesita cambiar el softFare ni el &ardFare

de los dispositi,os conectados# para con,ertir una%)8 en bus o con concentrador en una red conconmutador

uponiendo que el conmutador tiene su!cientecapacidad para atender a todos los dispositi,osconectados# cada uno de ellos tiene una

capacidad dedicada igual a la de la %)8 originalcompleta Escala f/cilmente# pudiéndose conectar

dispositi,os adicionales mediante el incrementocorrespondiente de la capacidad

Con'utadores


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Tipos de conmutadores de capa >

Con'utadores


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*onmutadores capa > ,s$ 0uentes Un conmutador de capa > puede ser ,isto como una

,ersión full d"ple. de un concentrador 0uede incorporar adem/s la lógica necesaria para

funcionar como un puente multipunto

)ctualmente se utilizan conmutadores de capa > enlugar de puentes

Con'utadores de capa


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Con utadores de capa6

9peran en la capa de red 2*apa delmodelo 9 ;3$0or lo tanto utilizan la información dedireccionamiento ;0 para encaminar eltr/!co$

Caracter!stica Con'ut9 de Capa6

Enca'inador(router)

Enrutamiento de*apa

)dministración deltr/!co

oporte de ;* 2 an;nterf$ *ard3

0rotocolos deenrutamiento

a,anzados

Redes troncales


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Redes troncales(4ac:#one)

0ermite conectar ,arias %)88inguna estación est/ conectadadirectamente a la troncal%as estaciones son parte de una %)8 +la troncal conecta las %)8%a troncal es# en sí misma# una %)8 que

usa un protocolo de %)8*ada cone.ión a la troncal es# en símisma# otra %)8

Redes troncales


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Troncal tipo bus

Redes troncales


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Troncal en estrella %a troncal es el conmutador


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LAN ;irtuales (;LAN)Es una %)8 con!gurada por softFareUna %)8 física se puede se puededi,idir en ,arias %)8 lógicasdenominadas G%)8*ada G%)8 es un grupo de traba7o de laorganización

*ualquier estación se puede mo,erlógicamente de una a otra G%)8


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LAN ;irtuales (;LAN)


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LAN ;irtuales (;LAN)0ertenencia 0or n"mero de puerto 0or dirección M)*

0or dirección ;0 0or direcciones multicast ;0 0or una combinación de estas características*on!guración Manual )utom/tica emiautom/tica

Redes LAN de alta


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Redes LAN de altavelocidad

%as %)8 son las redes m/s utilizadas enla actualidad + las que m/s &ane,olucionado

Históricamente el est/ndar m/sutilizado era el Et&ernet de B= Mbps conUT0# pero en la actualidad e.istenalternati,as de me7ores prestaciones +de costo competiti,o# como ser: -ast Et&ernet + @igabit Et&ernet *anal de !bra edes %)8 inal/mbricas de alta ,elocidad

Redes LAN de alta


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*aracterísticas ast

Et8ernet=i2a#it

Et8ernetCanal de

#raLAN

inal>'#rica

;elocidadde datos B== Mbps

B @bps# B=@bps# B==

@bpsB== Mbps C

#> @bpsB Mbps IJ

Mbps"edio detrans'isi.

n

UT0# T0#!bra óptica

UT0# cableblindado#

!bra óptica

-ibra optica#cable

coa.ial# T0

Microondas>#J @Hz# I

@Hz" todo deacceso * M)?*D *onmutado *onmutado

* M)? ondeo 20olling3

Est>ndar ;EEE $ ;EEE $-ibre

*&annel)ssociation

;EEE $BB

Redes LAN de alta


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Et&ernet 2;EEE $ 3 %as redes %)8 de alta ,elocidad m/s

utilizadas en la actualidad son las basadas

en esta norma *omo en otros est/ndares# e.iste unacapa de control de acceso a l'edio + una capa 0!sica

El método b/sico de control de acceso almedio utilizado en las redes Et&ernet es elCS"A?CD 2*arrier ense Multiple )ccessFit& *ollision Detection3


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Et8ernet0recursores del * M)?*D )cceso m"ltiple con detección de portadora

2* M)3 %a estación que quiere transmitir Kescuc&aL el

medio para determinar si &a+ otra transmisión encurso 2detección de portadora3

i el medio est/ ocupado# la estación debe esperarun cierto tiempo antes de ,ol,er a intentarlo

i el medio est/ libre# la estación comienza atransmitir Espera la con!rmación i no recibe la con!rmación# se asume que &ubo

una colisión + la estación retransmite


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Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) no persistente

Una estación que desee transmitir escuc&ar/ elmedio + proceder/ seg"n las siguientes reglas:

e desapro,ec&a la capacidad debido a que elmedio permanecer/ libre 7usto tras el !n de unatransmisión# incluso si una o m/s estaciones seencuentran listas para transmitir


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Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) B persistente

Una estación que desee transmitir escuc&ar/

el medio + proceder/ seg"n las siguientesreglas:

i dos o m/s estaciones desean transmitir# nose podr/ e,itar la colisión


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Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) p persistente

Una estación que desee transmitir escuc&ar/

el medio + proceder/ seg"n las siguientesreglas:

*uestión: *u/l es el ,alor efecti,o de p que


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Et8ernet)cceso m"ltiple con detección deportadora + detección de colisiones2* M)?*D3


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Et8ernetimulación * M)?*D


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Et8ernet* M)?*D Una regla importante es que la trama debe

ser lo su!cientemente larga como para

permitir la detección de la colisión antes deque !nalice la transmisión$ i se usan tramas m/s cortas no se produce

la detección de la colisión +# en

consecuencia# la e!ciencia se reduce &astaresultar similar a * M) *omparación * M) ,s$ * M)?*D


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Et8ernet* M)?*D *on el ob7eto de asegurar que la espera mantenga la

estabilidad# las redes ;EEE $ + Et&ernet usan unatécnica conocida como espe ra e -ponenc i a l

# ina r i a 2binar+ e.ponential bacOoP3 %a estación intentar/ retransmitir cada ,ez que colisione en los primeros B= intentos# el ,alor media se duplica cada

,ez luego el ,alor se mantiene constante durante 6 intentos

adicionales después de B6 intentos fallidos# abandona e informa un error El algoritmo B persistente con espera e.ponencial binaria

es mu+ e!ciente en un amplio rango de condiciones decarga

P r e > ' # u l o : se usan Q octetos debits 2= + B alternados3 para establecer


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Et8ernet Trama M)*

bits 2= + B alternados3 para establecerla sincronización entre el emisor + elreceptorS D : consiste en la secuencia de bitsB=B=B=BB# que indica el comienzo realde la tramaD A : especi!ca la estación o estacionesa las que ,a dirigida la trama$S A : especi!ca la estación que en,ió latramaL o n 2 i t u d ? T i p o : contiene la

longitud del campo de datos# o lanaturaleza del protocolo de cliente M)*D a t o s : unidad de datosproporcionada por el %%*R e l l e n o : octetos a4adidos paraasegurar que la trama sea losu!cientemente larga como para que latécnica de detección de colisionesfuncione correctamente

C S : * * de > bits calculadateniendo en cuenta todos los campose.cepto el pre/mbulo# el -D + el -*

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