Fundamentos de Redes

Ing. Aydee Rojas Escobar

Definición

Una red es un sistema de objetos o personas conectados de manera intrincada

Redes de datos

Una red es una colección de computadoras autónomas que están interconectadas con un medio de transmisión de datos

Las redes de datos surgieron como resultado de las aplicaciones informáticas creadas para las empresas.

Clasificación de redes

Las LAN está diseñadas para realizar lo siguiente:

Operar dentro de un área geográfica limitada Permitir que varios usuarios accedan a

medios de ancho de banda alto Proporcionar conectividad continua con los

servicios locales Conectar dispositivos físicamente

adyacentes

Las WAN están diseñadas para:

Operar en áreas geográficas extensas Permitir el acceso a través de interfaces seriales

que operan a velocidades reducidas Suministrar conectividad continua y parcial Conectar dispositivos separados por grandes

distancias e incluso a nivel mundial.

Ancho de Banda Digital

Es la medición de la cantidad de información que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado.

Existen dos usos comunes del término ancho de banda: uno se refiere a las señales analógicas y el otro, a las señales digitales.

Bits por segundo es una unidad de ancho de banda.

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El ancho de banda, en el contexto de este curso, es la cantidad máxima de bits que teóricamente pueden pasar a través de un área determinada de espacio en una cantidad específica de tiempo (bajo las condiciones especificadas)

Medio típicos

Servicios WAN

Rendimiento de datos en relación con el ancho de banda digital

El rendimiento generalmente se refiere al ancho de banda real medido, en un momento específico del día, usando rutas específicas de Internet, mientras se descarga un archivo específico.

Factores que determinan el rendimiento y el ancho de banda son los siguientes:

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dispositivos de internetworking tipo de datos que se transfieren topología cantidad de usuarios computador del usuario computador del servidor cortes de la alimentación eléctrica causados por el

suministro en sí o por factores climáticos

Calculo del tiempo de la transferencia de archivos

-Ejercicio-

¿Qué lleva menos tiempo, enviar el contenido de un disquete (1,44 MB) lleno de datos a través de una línea RSDI o enviar el contenido de un disco duro de 10 GB lleno de datos a través de una línea OC-48? Use las cifras de la tabla de ancho de banda presentada anteriormente para encontrar la respuesta.

Modelo General de Comunicación

Modelo OSI

Capas

El concepto de capas ayudará a comprender la acción que se produce durante el proceso de comunicación de un computador a otro

Paquetes

Un paquete de datos es una unidad de información, lógicamente agrupada, que se desplaza entre los sistemas de computación. Incluye la información de origen junto con otros elementos necesarios para hacer que la comunicación sea factible y confiable en relación con los dispositivos de destino.

Medio

un medio es el material a través del cual viajan los paquetes de datos. Puede ser cualquiera de los siguientes materiales:

Protocolo

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

El modelo de referencia OSI, lanzado en 1984, 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.

Propósito del Modelo OSI

Reduce la complejidad Estandariza las interfaces Facilita la técnica modular Asegurar la interoperabilidad de la

tecnología Acelera la evolución Simplifica la enseñanza y el aprendizaje

Capas del Modelo OSI

Encapsulamiento

Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento. 

Comunicación par-a-par

Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa del modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa igual en el lugar destino.

Esta forma de comunicación se conoce como comunicaciones de par-a-par. 

Durante este proceso, cada protocolo de capa intercambia información, que se conoce como unidades de datos de protocolo (PDU), entre capas iguales .

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OSI: Capas 1 y 2

Física– Hardware y circuítos que soportan la red. Se ocupa de

transmisión de secuencias de bits.– X.21, Ethernet baseband signaling

Enlace de datos– Responsable de transmisión de paquetes de datos (entre

computadoras conectadas directamente), detección y corrección de errores.

– Ethernet CSMA/CD

OSI: Capas 3 y 4

Red– Transfiere paquetes de datos a través de la red. Esto

puede implicar el ruteo de ellos.– X25, IP

Transporte– Comunicación de mensajes (que son transformados en

paquetes en las capas inferiores). Los protocolos de este nivel proveen comunicación oritentada a conexión o datagramas.

– TCP, UDP

OSI: Capas 5 a 7

Sesión– Controla la comunicación entre procesos.

Presentación– Adapta las representaciones de datos. Puede agregar

servicios como el encriptado de datos.– XDR, ASN.1

Aplicación– Protocolos de nivel aplicativo– FTP, Telnet, SMTP, etc.

Modelo de referencia 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.

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El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear.

Descripción de capas

Capa de aplicaciónManeja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo.  El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estos datos estén correctamente empaquetados para la siguiente capa.

Capa de transporte TCP es un protocolo orientado a la conexión. Mantiene un diálogo entre el origen y el destino mientras empaqueta la información de la capa de aplicación en unidades denominadas segmentos. Significa que los segmentos de Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período. Esto se conoce como conmutación de paquetes.

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Capa de InternetEl propósito de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red en la internetwork y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que recorrieron para llegar hasta allí. En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes.

Capa de acceso de redTambién se denomina capa de host a red. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otro enlace físico. Esta capa incluye los detalles de tecnología LAN y WAN y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.

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FTP: File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivos)

HTTP: Hypertext Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de hipertexto)

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de correo simple)

DNS: Domain Name System (Sistema de nombres de dominio)

TFTP: Trivial File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivo trivial)

Comparación entre modelos

TCP/IP comparado a OSI

OSI TCP/IP

7 Aplicación Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte Transporte

3 Red Internet

2 Liga de datosHost-to-network

1 Física

No estánpresentes enel modelo

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Similitudes 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 por paquetes (no de conmutación

por circuito) Los profesionales de networking deben conocer ambos

DiferenciasDiferencias 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 Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la

Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, las redes típicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía

Practica I

practica1.doc

Redes de Área Local LAN

Dispositivos Básicos

Dispositivos Básicos LAN

La topología define la estructura de una red y se puede dividir en dos partes:– topología física, que es la disposición real de los

cables (los medios) y la – topología lógica, que define la forma en que los

hosts acceden a los medios

Topología de redes (físicas)

c) Anillo

a) Bus

b) Jerárquica

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Topología Lógica

La topología lógica de una red es la forma en que los hosts se comunican a través del medio.

Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast y transmisión de tokens.     

Topología Broadcast

La topología broadcast simplemente significa que cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts del medio de red. Las estaciones no siguen ningún orden para utilizar la red, el orden es el primero que entra, el primero que se sirve.

Transmisión de Tokens

La transmisión de tokens controla el acceso a la red mediante la transmisión de un token electrónico a cada host de forma secuencial. Cuando un host recibe el token, eso significa que el host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token al siguiente host y el proceso se vuelve a repetir.

Dispositivos LAN en una topología

Los dispositivos que se conectan de forma directa a un segmento de red se denominan hosts.

Estos hosts incluyen computadores, tanto clientes y servidores, impresoras, escáner y varios otros dispositivos de usuario.

Estos dispositivos suministran a los usuarios conexión a la red, por medio de la cual los usuarios comparten, crean y obtienen información.

Tarjeta de Interfaz de Red (NIC)

Pequeño circuito impreso que se coloca en la ranura de expansión de un bus de la motherboard o dispositivo periférico de un computador

Las NIC se consideran dispositivos de Capa 2 debido a que cada NIC individual en cualquier lugar del mundo lleva un nombre codificado único, denominado dirección de Control de acceso al medio (MAC).

Control de Acceso al Medio

Las direcciones MAC se escriben con números hexadecimales (base 16). Hay dos formatos para las direcciones MAC: 0000.0c12.3456 ó 00-00-0c-12-34-56.

Repetidor

El propósito de un repetidor es regenerar y retemporizar las señales de red a nivel de los bits para permitir que los bits viajen a mayor distancia a través de los medios

El término repetidor se refiere tradicionalmente a un dispositivo con un solo puerto de "entrada" y un solo puerto de "salida".

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En el modelo OSI, los repetidores se clasifican como dispositivos de Capa 1, dado que actúan sólo a nivel de los bits y no tienen en cuenta ningún otro tipo de información Repetidor

Hub

El propósito de un hub es regenerar y retemporizar las señales de red.

Esto se realiza a nivel de los bits para un gran número de hosts (por ej., 4, 8 o incluso 24) utilizando un proceso denominado concentración.

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Los hubs se utilizan por dos razones: – para crear un punto de conexión central para los

medios de cableado – y para aumentar la confiabilidad de la red.

Los hubs se consideran dispositivos de Capa 1 dado que sólo regeneran la señal y la envían por medio de un broadcast a todos los puertos (conexiones de red).

Clasificación de Hubs

Activos y pasivos

Inteligentes y no inteligentes

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Hub Activos: toman energía desde un suministro de alimentación para regenerar las señales de red.

Hub Pasivos: dividen la señal entre múltiples usuarios, no regeneran los bits, de modo que no extienden la longitud del cable, sino que simplemente permiten que uno o más hosts se conecten al mismo segmento de cable

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Hubs Inteligentes: tienen puertos de consola, lo que significa que se pueden programar para administrar el tráfico de red.

Los hubs no inteligentes simplemente toman una señal de networking entrante y la repiten hacia cada uno de los puertos sin la capacidad de realizar ninguna administración. 

Puente

Un puente es un dispositivo de capa 2 diseñado para conectar dos segmentos LAN.

El propósito de un puente es filtrar el tráfico de una LAN, para que el tráfico local siga siendo local, pero permitiendo la conectividad a otras partes (segmentos) de la LAN para enviar el tráfico dirigido a esas otras partes.

Switch

Dispositivo de capa 2. Se denomina puente multipuerto Toman decisiones basándose en las

direcciones MAC Los switches hacen esto conmutando los

datos sólo hacia el puerto al que está conectado el host destino apropiado.

Routers

Pertenece a la capa de red del modelo OSI Puede tomar decisiones basadas en grupos de

direcciones de red (Clases) en contraposición con las direcciones MAC de Capa 2 individuales.

El propósito de un router es examinar los paquetes entrantes elegir cuál es la mejor ruta para ellos a través de la red y luego conmutarlos hacia el puerto de salida adecuado.

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Permiten que prácticamente cualquier tipo de computador se pueda comunicar con otro computador en cualquier parte del mundo

El símbolo correspondiente al router (observe las flechas que apuntan hacia adentro y hacia fuera) sugiere cuáles son sus dos propósitos principales: la selección de ruta y la conmutación de paquetes hacia la mejor ruta.

Nube

El símbolo de nube sugiere que existe otra red, quizás la totalidad de Internet. Nos recuerda que existe una manera de conectarse a esa otra red (Internet), pero no suministra todos los detalles de la conexión, ni de la red.

El propósito de la nube es representar un gran grupo de detalles que no son pertinentes para una situación, o descripción, en un momento determinado

Evolución de los dispositivos de networking y de las capas OSI