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ContenidoIntroducción.................................................................................................................................2
Fundamentos de Redes. Nivel Físico............................................................................................2
Medios físicos...........................................................................................................................4
Medios alámbricos...............................................................................................................4
Medios inalámbricos............................................................................................................7
Conectores...............................................................................................................................9
Factores físicos que afectan a la transmisión.........................................................................10
Ancho de banda y tasa de transferencia................................................................................11
Cableado estructurado...........................................................................................................12
Fundamentos de Redes. Nivel de enlace....................................................................................13
Dominio de colisión................................................................................................................14
Ethernet.................................................................................................................................14
Control de acceso al medio................................................................................................14
Estándares de transmisión inalámbrica..................................................................................15
Topologías de red inalámbricas..............................................................................................16
Asociación y autenticación en la WLAN..............................................................................17
Fundamentos de redes. Nivel de red.........................................................................................18
Dominio de difusión o broadcast...........................................................................................18
Subredes................................................................................................................................19
IPv6........................................................................................................................................20
ICMP.......................................................................................................................................21
Fundamentos de Redes. Nivel de transporte.............................................................................22
Protocolos UDP y TCP.............................................................................................................22
NAT.........................................................................................................................................23
Fundamentos de Redes. Nivel de aplicación..............................................................................26
DHCP......................................................................................................................................26
DNS.........................................................................................................................................28
HTTP.......................................................................................................................................29
Configuración del adaptador..................................................................................................30
Dispositivos de red.....................................................................................................................30
Tarjeta de red.........................................................................................................................30
Transceptor............................................................................................................................31
Repetidores............................................................................................................................31
Hubs o concentradores..........................................................................................................32
Módems.................................................................................................................................32
Puentes..................................................................................................................................33
Switchs o conmutadores........................................................................................................33
Routers o encaminadores......................................................................................................34
Componentes inalámbricos....................................................................................................35
Antenas..............................................................................................................................35
Tarjeta de red inalámbrica.................................................................................................37
Puntos de acceso inalámbricos..........................................................................................37
Routers inalámbricos..........................................................................................................38
Otros dispositivos usados en redes inalámbricas...............................................................39
Introducción
Caso prácticoLuisa: Sabes Juan, hemos empezado con las redes.
Juan: Supongo que lo que estaréis viendo serán los conceptos iniciales, son necesarios para comprender bien las redes.
En el tema 2 empezarás a ver los dispositivos que existen en las redes, comprobarás que muchos de ellos los has visto ya en tu vida cotidiana.
También te valdrá para reforzar los conocimientos iniciales.
Fundamentos de Redes. Nivel FísicoEl propósito de la capa física es llevar información, un flujo de datos, de un terminal a otro. La transmisión de datos se basa en la existencia de una línea que une el terminal emisor con el receptor, dicha línea puede ser desde un medio guiado como un simple cable que une dos ordenadores o un medio no guiado como una señal de radio.
El término transmisión de datos hace referencia a una información que se traslada por un medio en una señal.
Existen tres métodos comunes de transmisión de señales:
Señales eléctricas: La transmisión se logra representando los datos como pulsos eléctricos sobre cables de cobre.
Señales ópticas: La transmisión se logra convirtiendo las señales eléctricas en pulsos luminosos.
Señales inalámbricas: La transmisión se logra utilizando infrarrojo, microondas, u ondas de radio a través del espacio libre.
Una señal cualquiera viene definida por tres características:
amplitud valor máximo de la señal en un intervalo, se mide en voltios, milibares, … dependiendo del medio
frecuencia determina el número de veces que la señal se repite por segundo se mide en Hertzios. (De forma que un procesador de 2.8 GHz es capaz de ejecutar 2800 millones de operaciones por segundo)
fase es el intervalo de tiempo que va desde el instante inicial hasta que la señal vuelve vale 0
Para conseguir transmitir la información con señales se utiliza la modulación, que es una técnica de transporte de datos que añade la información a una señal llamada portadora, de naturaleza eléctrica, luminosa o electromagnética, de tal manera que después pueda ser recuperada. Por ejemplo podemos encontrar los adaptadores PLC (Power Line Communications), que transportan datos a través de la red eléctrica.
Hay diferentes tipos de señales que representan información, las señales digitales y las señales analógicas:
Una señal digital es aquella en que las magnitudes se representan mediante valores discretos en lugar de variables continuas.
Una señal analógica es cualquier señal continua en tiempo y amplitud, las variaciones de los valores de la señal son las variaciones de la información de la señal. Una señal analógica se transmite habitualmente en forma de modulación.
Será responsabilidad de la capa física convertir los bits a la señal que corresponde al medio físico usado, y debe convertir los bits a una señal óptica, eléctrico o de microondas.
Este procedimiento explicado corresponde al emisor pero también la capa física se responsabilizará de realizar el procedimiento a la inversa en el caso del receptor, convertir la señal analógica (óptico, eléctrico o de microondas) a digital (bits)
Medios físicosLos medios físicos son las vías por las cuales se transmiten los datos. Estos se pueden clasificar en:
guiados o alámbricos:o Coaxialo Par Trenzadoo Cable eléctricoo Fibra óptica
no guiados o inalámbricos
En ambos casos las tecnologías actuales de transmisión usan ondas electromagnéticas, en el caso de los medios guiados estas ondas se conducen a través de cables y en los medios inalámbricos se utiliza el aire como medio de transmisión a través de ondas.
Según el sentido de la transmisión, la comunicación entre dispositivos se puede producir de diferentes formas:
Simplex: La comunicación se da en un solo sentido. Por ejemplo, una emisión de radio. Dúplex: La comunicación se puede dar en ambos sentidos de manera simultánea. Por
ejemplo, una conversación telefónica. Semidúplex: La comunicación se puede dar en ambos sentidos pero no de manera
simultánea. Por ejemplo, en una comunicación con un equipo de radio-aficionado, un interlocutor tiene que dejar de hablar para que pueda hablar el otro (“cambio y corto”).
Medios alámbricosCoaxial
El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.
Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica.
Se puede encontrar un cable coaxial:
entre la antena y el televisor en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet en las redes locales antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5 en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.
Par trenzado
El par trenzado es similar al cable telefónico (éste tiene hasta 4 hilos y utiliza unos conectores un poco más anchos, RJ11). El par trenzado para redes tiene 4 pares de hilos y se usa el conector RJ45. Los cables par trenzado pueden ser a su vez de tres tipos:
UTP acrónimo de Unshielded Twisted Pair o Cable trenzado sin apantallar. Son cables de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologías de red local. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal.
STP, acrónimo de Shielded Twisted Pair o Par trenzado apantallado. Se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Es más caro que la versión no apantallada o UTP.
FTP, acrónimo de Foiled Twisted Pair o Par trenzado con pantalla global. Son unos cables de pares que poseen una pantalla conductora global en forma trenzada. Mejora la protección frente a interferencias.
Cable eléctrico
La tecnología PLC o Power Line Communications utiliza las líneas de energía eléctrica para transmitir señales y permitir la comunicación. La corriente eléctrica viaja a una frecuencia de 50 Hz y voltaje de 220 V mientras que los datos por el contrario lo hacen a muy alta frecuencia y voltaje menor. Así, con un filtro (adaptadores PLC) podemos separar la señal eléctrica de los datos. Esta tecnología es usada habitualmente en el hogar para aprovechar el cableado eléctrico como si fuera un cableado de datos y proporcionar conexión a internet en todo el hogar.
Fibra óptica
El cableado de fibra óptica utiliza fibras de plástico o de vidrio para guiar los impulsos de luz desde el origen hacia el destino. Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz.
Teniendo en cuenta que las fibras utilizadas en los medios de fibra óptica no son conductores eléctricos, este medio es inmune a la interferencia electromagnética y no conduce corriente eléctrica no deseada cuando existe un problema de conexión a tierra. Las fibras ópticas pueden utilizarse en longitudes mucho mayores que los medios de cobre sin la necesidad de regenerar la señal, ya que son finas y tienen una pérdida de señal relativamente baja. Algunas especificaciones de la capa física de fibra óptica admiten longitudes que pueden alcanzar varios kilómetros.
En términos generales, los cables de fibra óptica pueden clasificarse en dos tipos: monomodo y multimodo.
La fibra óptica monomodo transporta un sólo rayo de luz, generalmente emitido desde un láser. Este tipo de fibra puede transmitir impulsos ópticos en distancias muy largas, ya que la luz del láser es unidireccional y viaja a través del centro de la fibra.
La fibra óptica multimodo es un tipo de fibra óptica mayormente utilizada en el ámbito de la comunicación en distancias cortas.
Medios inalámbricosEspectro electromagnético.
El espectro electromagnético es el mapa donde se representan los tipos de ondas electromagnéticas conocidas. Estas ondas se clasifican en función de su longitud de onda o de su frecuencia
Varias conclusiones sobre el espectro electromagnético:
Los humanos solamente podemos ver un rango muy pequeño de longitudes de onda, el rango de la luz visible.
Las ondas cuanto menor sea su longitud de onda, más direccionales son. Se puede dirigir un rayo X (radiografía) o un rayo Gamma (reacción nuclear) hacia un punto determinado mucho mejor que una emisión de radio.
Las ondas que tienen longitudes de onda por debajo del espectro visible son más perjudiciales para el cuerpo humano.
Las comunicaciones inalámbricas están basadas en Infrarrojos, Microondas y Ondas de Radio.
Para comunicaciones a grandes distancias se utilizan Microondas porque son más direccionales que las ondas de Radio.
Para comunicaciones a muy pequeñas distancias se utilizan Infrarrojos (mandos de electrodomésticos) porque son direccionales y no tienen potencia suficiente para abarcar grandes distancias. Además, es más difícil que interfieran con otras señales como la señal de TV.
Las ondas de Radio se utilizan en comunicaciones inalámbricas donde es más conveniente que una onda sea omnidireccional. La emisión de una antena de un punto de acceso debe cubrir un área dentro de la cual todo el mundo tenga cobertura.
Medios inalámbricos
Ondas de radio: las ondas electromagnéticas son omnidireccionales, así que no son necesarias las antenas parabólicas. La transmisión no es sensible a las atenuaciones producidas por la lluvia ya que se opera en frecuencias no demasiado elevadas. En este rango se encuentran las bandas desde la ELF que va de 3 a 30 Hz, hasta la banda UHF que va de los 300 a los 3000 MHz, es decir, comprende el espectro radioeléctrico de 30 - 3000000 Hz. Ejemplos: VLF (comunicaciones en navegación y submarinos), LF (radio AM de onda larga), MF (radio AM de onda media), HF (radio AM de onda corta), VHF (radio FM y TV), UHF (TV).
Microondas terrestres: se utilizan antenas parabólicas con un diámetro aproximado de unos tres metros. Tienen una cobertura de kilómetros, pero con el inconveniente de que el emisor y el receptor deben estar perfectamente alineados. Por eso, se acostumbran a utilizar en enlaces punto a punto en distancias cortas. En este caso, la atenuación producida por la lluvia es más importante ya que se opera a una frecuencia más elevada. Las microondas comprenden las frecuencias desde 1 hasta 300 GHz. Ejemplos: como Bluetooth o ZigBee para interconectar ordenadores portátiles, PDAs, teléfonos u otros aparatos. También se utilizan las microondas para comunicaciones con radares (detección de velocidad u otras características de objetos remotos) y para la televisión digital terrestre.
Microondas por satélite: se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres que se denominan estaciones base. El satélite recibe la señal (denominada señal ascendente) en una banda de frecuencia, la amplifica y la retransmite en otra banda (señal descendente). Cada satélite opera en unas bandas concretas. Las fronteras frecuenciales de las microondas, tanto terrestres como por satélite, con los infrarrojos y las ondas de radio de alta frecuencia se mezclan bastante, así que pueden haber interferencias con las comunicaciones en determinadas frecuencias. Ejemplos: se usan
para la difusión de televisión por satélite, transmisión telefónica a larga distancia y en redes privadas.
Infrarrojos: se enlazan transmisores y receptores que modulan la luz infrarroja no coherente. Deben estar alineados directamente o con una reflexión en una superficie. No pueden atravesar las paredes. Los infrarrojos van desde 300 GHz hasta 384 THz. Ejemplos: la comunicación a corta distancia de los ordenadores con sus periféricos. También se utilizan para mandos a distancia, ya que así no interfieren con otras señales electromagnéticas, por ejemplo la señal de televisión. Uno de los estándares más usados en estas comunicaciones es el IrDA (Infrared Data Association). Otros usos que tienen los infrarrojos son técnicas como la termografía, la cual permite determinar la temperatura de objetos a distancia.
Ondas de luz Las ondas láser son unidireccionales. Se pueden utilizar para comunicar dos edificios próximos instalando en cada uno de ellos un emisor láser y un fotodetector.
ConectoresLos diferentes estándares de la capa física especifican el uso de distintos conectores. Estos estándares establecen las dimensiones mecánicas de los conectores y las propiedades eléctricas aceptables de cada tipo de implementación diferente en el cual se implementan.
BNC. Se utiliza con cable coaxial fino, típico de Ethernet. Mantiene la estructura coaxial del cable en cada conexión.
T coaxial. Es el modo natural de conectar una estación en un bus de cable coaxial
El conector RJ-45 definido por ISO 8877 se utiliza para diferentes especificaciones de la capa física en las que se incluye Ethernet. Otra especificación, EIA-TIA 568, describe los códigos de color de los cables para colocar pines a las asignaciones (diagrama de pines) para el cable directo de Ethernet y para los cables de conexión cruzada.
Para diseñar un cable de conexión "directo" (el cable más común que podemos encontrar y que nos puede servir
para unir un PC con un router por ejemplo), con conector RJ45 (parecido al del teléfono pero más ancho) los hilos deberán situarse en el conector RJ45 siguiendo el mismo estándar (T568A ó T568B) en ambos extremos. Si ponemos un estándar diferente en cada extremo estaremos diseñando un cable “cruzado” (se suele usar para conectar dispositivos idénticos, por ejemplo, dos PC), aunque en la actualidad la mayoría de los dispositivos cruzan por software el cable cuando es necesario.
Si bien muchos tipos de cables de cobre pueden comprarse prefabricados, en algunas situaciones, especialmente en instalaciones LAN, la terminación de los medios de cobre pueden realizarse en sitio. Estas terminaciones incluyen conexiones hembras incrustadas en la pared para la terminación de medios.
Es importante una terminación correcta del cable de cobre para evitar daños por voltaje y degradación del cableado, para ello se pueden utilizar testadores de cables.
Los conectores de fibra óptica incluyen varios tipos. La figura muestra algunos de los tipos más comunes:
Punta Recta (ST): un conector muy común estilo Bayonet, ampliamente utilizado con fibra multimodo.
Conector suscriptor (SC): conector que utiliza un mecanismo de doble efecto para asegurar la inserción positiva. Este tipo de conector se utiliza ampliamente con fibra monomodo.
Conector Lucent (LC): un conector pequeño que está adquiriendo popularidad en su uso con fibra monomodo; también admite la fibra multimodo.
Factores físicos que afectan a la transmisiónLa transmisión de estas señales supone el paso de ellas a través de medios físicos, y debido a los diferentes fenómenos físicos que pueden sufrir, la señal que llega al receptor difiere bastante de la señal emitida por el emisor. Las perturbaciones más conocidas son:
Atenuación o distorsión de la amplitud. La intensidad, y por lo tanto la amplitud de una onda, disminuyen con la distancia. La atenuación también aumenta con la frecuencia.
Para corregir la atenuación se emplean amplificadores (amplitud) y ecualizadores (frecuencia).
Retardo o distorsión de la fase. Se suele producir solo en medios guiados. En estos medios la velocidad de propagación varía con la frecuencia. Los componentes de frecuencia de la señal llegan al receptor en distintos instantes de tiempo, originando desplazamientos de fase entre las distintas frecuencias.
Ruido. Puede ser térmico (debido al movimiento de electrones), o por señales que se mezclan en el camino entre el emisor y el receptor (frecuencias parecidas).
Diafonías o crosstalk. Señales de otros medios cercanos que interfieren debido a su proximidad. Se puede dar en cables de pares trenzados por ejemplo, para evitar este fenómeno hay que apantallar los cables o utilizar técnicas que generen pantallas (trenzado).
Absorción atmosférica ocurre cuando un objeto disminuye la intensidad de la radiación incidente. El vapor de agua y oxigeno contribuyen a la atenuación de las señales. La lluvia y niebla causa atenuación.
Multitrayecto, Los obstáculos reflejan las señales causando que múltiples copias con diferentes retardos sean recibidas
Ancho de banda y tasa de transferenciaAunque son dos términos que a menudo se utilizan en los mismos contextos, la realidad es que son dos términos diferentes.
El rango de frecuencias contenidas en una señal se conoce como el ancho de banda de la señal. El ancho de banda también se puede definir como la diferencia entre la frecuencia máxima y mínima de las señales que se pueden transportar en dicho canal sin atenuación.
Este es la definición física pero en términos de transmisión de información, en redes de datos, el ancho de banda se define es la cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período de tiempo dado. El ancho de banda se indica generalmente en bits por segundo (bps), kbits por segundo (kbps), o megabits por segundo (mps).
De lo anterior se deduce que el ancho de banda es una base para calcular la capacidad de un canal, no lo determina directamente y en muchos casos cuando nos referimos al ancho de banda de un enlace de datos ni siquiera está asociado directamente el ancho de banda físico (las frecuencias que ocupa en el espectro), ni el nivel de ruido.
La tasa de transferencia total o throughput son los bits transferidos por segundo. La tasa de transferencia efectiva son los bits de datos transferidos por segundo (sin los bits de control), es decir, la cantidad de información que se transmite por segundo.
También podemos decir que la tasa de transferencia es el ancho de banda real medido en un instante determinado de tiempo.
La tasa de transferencia nunca es mayor que el ancho de banda, esto se debe a las limitaciones impuestas por los medios de transmisión, medios de interconexión, topologías y todos los dispositivos y aplicaciones que operan en la red. Es decir, un medio ofrece un ancho de banda
que, por unas cuestiones u otras, no se consigue aprovechar al cien por cien, lo que se aprovecha es la tasa de transferencia.
Ojo, aunque no es correcto, en muchas ocasiones se usa el término ancho de banda para indicar la tasa de transferencia
Cableado estructurado
El concepto de "cableado estructurado" se entiende como el sistema de cables, conexiones, canalizaciones, espacios y demás dispositivos que deben ser instalados para establecer una infraestructura de telecomunicaciones genérica en un edificio.
La instalación de todos los elementos debe cumplir los estándares correspondientes para que se califique de cableado estructurado, esto supone un beneficio para su administración y gestión. Está pensado para hacer frente a las modificaciones y el crecimiento de la instalación.
Toda instalación que se precie debe seguir unas normas establecidas bajo algún estándar, además ese estándar debe ser seguido por la mayoría de las instalaciones para poder evitar problemas de incompatibilidades. Todo esto nos ahorra tiempo y dinero empleado en la administración de los sistemas de comunicaciones en nuestros edificios de trabajo. Cuando una instalación recibe el nombre de cableado estructurado se dice que sigue las normas TIA/EIA-568B, ISO/IEC 11801 y la EN 50173. La norma europea EN 50173 1 (la versión española es la UNE-EN 50173) se basa en la norma ISO 11801.
EPHOS 2 (European Procurement Handbook for Open Systems - Phase 2) recuerda que desde 1986 se "obliga a todos los responsables de contrataciones públicas (...) a hacer referencia a estándares o pre estándares europeos o internacionales". Es decir se obliga a cumplir las
normas EN 50173 1, ISO 11801, ISO 802.x... y cumplir una serie de requisitos de Compatibilidad Electromagnética (CEM), protección de incendios, numero de zócalos, etc.
Fundamentos de Redes. Nivel de enlaceToken Ring, FDDI y Ethernet son las tres tecnologías más utilizadas en redes de ámbito local o LAN. Todas ellas son redes de "enlace directo", en todas ellas, las estaciones comparten un mismo medio para transmitir con lo que aumenta el peligro de colisión en los mensajes transmitidos. Para solucionar esto, todas tienen definido un protocolo de acceso al medio que minimiza la probabilidad de colisiones.
Ethernet: topología de bus lógica (el flujo de información tiene lugar en un bus lineal) y en estrella o en estrella extendida física (cableada en forma de estrella)
Token Ring: topología lógica de anillo (en otras palabras, el flujo de información se controla en forma de anillo) y una topología física en estrella (en otras palabras, está cableada en forma de estrella). Un token es una secuencia especial de bits que circula por el anillo. Cada nodo recibe y luego despacha el testigo. Solamente puede utilizar el medio de transmisión, aquella estación que posee el testigo, es como "dar la palabra" en un debate entre personas.
FDDI: topología lógica de anillo (el flujo de información se controla en un anillo) y topología física de anillo doble (cableada en forma de anillo doble). Una red FDDI utiliza dos arquitecturas TokenRing, una de ellas como apoyo en caso de que la principal falle. En cada anillo, el tráfico de datos se produce en dirección opuesta a la del otro, si se emplean los dos anillos la velocidad se duplica.
Dominio de colisiónUn dominio de colisión es un sitio de nuestra red donde los paquetes enviados por cada uno de los nodos pueden “colisionar”. El objetivo de una red es que funcione la intercomunicación entre cada uno de sus nodos con el mínimo número de colisiones.
Para evitar estas colisiones, una de las medidas empleadas es la separación de los espacios donde puede haber una colisión (es más fácil controlar varios espacios pequeños que un solo espacio grande.
EthernetLa mayor parte del tráfico en Internet se origina y termina en conexiones de Ethernet. Desde su inicio en la década de 1970, Ethernet ha evolucionado para satisfacer la creciente demanda de LAN de alta velocidad. Cuando se introdujo el medio de fibra óptica, Ethernet se adaptó a esta nueva tecnología para aprovechar el mayor ancho de banda y el menor índice de error que ofrece la fibra.
El IEEE tomó Ethernet como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos.
Ethernet opera en las dos capas inferiores del modelo OSI: la capa de enlace de datos y la capa física.
En Ethernet se separan las funciones de la capa de Enlace de datos en dos subcapas diferenciadas: la subcapa Control de enlace lógico (LLC) y la subcapa Control de acceso al medio (MAC). Las funciones descritas en el modelo OSI para la capa de Enlace de datos se asignan a las subcapas LLC y MAC. La utilización de dichas subcapas contribuye notablemente a la compatibilidad entre diversos dispositivos finales.
La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales:
• Control de Acceso al medio• Encapsulación de datos
Control de acceso al medioAlgunas topologías de red, como Ethernet, comparten un medio común con varios nodos. En cualquier momento puede haber una cantidad de dispositivos que intentan enviar y recibir datos utilizando los medios de red. Hay reglas que rigen cómo esos dispositivos comparten los medios.
Hay dos métodos básicos de control de acceso al medio para medios compartidos:
Centralizados: existe un controlador central que interroga sucesivamente a los distintos elementos de la red, cediendo el control a un recurso cuando éste tenga que transmitir o recibir
Descentralizados (o distribuidos) los propios elementos de la red controlan y se distribuyen el acceso a ésta, pudiendo usarse métodos deterministas ("espera de turno") o aleatorios (en todo momento, todos ellos tienen derecho de acceso al medio):
Para evitar caos completo en los medios, estos métodos usan un proceso de Acceso múltiple por detección de portadora (CSMA), cada estación está escuchando el medio, cuando queda libre lo utiliza.
Las redes Ethernet e inalámbricas utilizan control de acceso al medio por contención. Es posible que el proceso CSMA falle si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo. A esto se lo denomina colisión de datos. Si esto ocurre, los datos enviados por ambos dispositivos se dañarán y deberán enviarse nuevamente. La ventaja de estos métodos de control de acceso al medio es que no requieren un mecanismo para analizar quién posee el turno para acceder al medio. Sin embargo, cuando hay muchos dispositivos conectados al mismo medio aumentan las colisiones y por tanto, empeoran la comunicación.
CSMA es generalmente implementado junto con un método para resolver la contención del medio. Los dos métodos comúnmente utilizados son:
o CSMA/Detección de colisión (CSMA/CD), aquí el dispositivo monitorea los medios para detectar la presencia de una señal de datos. Si no hay una señal de datos, que indica que el medio está libre, el dispositivo transmite los datos. Si luego se detectan señales que muestran que otro dispositivo estaba transmitiendo al mismo tiempo, todos los dispositivos dejan de enviar e intentan después. Las formas tradicionales de Ethernet usan este método.
o En CSMA/Prevención de colisiones (CSMA/CA), el dispositivo examina los medios para detectar la presencia de una señal de datos. Si el medio está libre, el dispositivo envía una notificación a través del medio, sobre su intención de utilizarlo. El dispositivo luego envía los datos. Este método es utilizado por las tecnologías de redes inalámbricas 802.11.
Estándares de transmisión inalámbricaWi-Fi: es la abreviatura de Wireless Fidelity y es un paso más en lo que hasta ahora eran las redes cableadas Ethernet, o porque no decirlo, un tipo más de ellas. Canales: En el estándar IEEE 802.11 la banda de 2,4 GHz se divide en 11 canales para Norteamérica y 13 canales para Europa. Estos canales tienen una separación de frecuencia central de sólo 5 MHz y un ancho de banda total (u ocupación de frecuencia) de 22 MHz. El ancho de banda del canal de 22 MHz combinado con la separación de 5 MHz entre las frecuencias centrales significa que existe una superposición entre los canales sucesivos, esto significa que si tenemos varios puntos de acceso cercanos se deben utilizar canales no superpuestos.
Topologías de red inalámbricasEn las redes inalámbricas hay dos modos de funcionamiento: Ad-hoc (cada estación se comunica directamente con todas las demás) e Infraestructura (cada estación se comunica con un dispositivo central, llamado punto de acceso, y a través de este con el resto de dispositivos de la red)
En redes inalámbricas existen tres topologías:
BSS. Conjunto de servicio básico. Estos forman una célula. Cada BSS se identifica a través de un BSSID (identificador de BSS) que es un identificador de 6 bytes (48 bits). Un dispositivo, punto de acceso, centraliza toda la comunicación. Todos los dispositivos que estén al alcance del AP, lo utilizan para poder comunicarse entre sí o para acceder a otra red a través de él.
IBSS. Conjunto de servicio básico independiente, es una red inalámbrica que tiene al menos dos estaciones y no usa ningún punto de acceso.
Enlaces punto a punto entre dispositivos que estén en el mismo rango, los dispositivos se conectan entre sí sin que exista un nodo central (AP)
ESS. Conjunto de servicio extendido. Varias BSS interconectadas. Cuando un usuario itinerante va desde un BSS a otro mientras se mueve dentro del ESS, el adaptador de la red inalámbrica de su equipo puede cambiarse de punto de acceso (roaming).
En las figuras anteriores se observa una configuración típica de una red inalámbrica que usa un punto de acceso (AP) para poder conectar todos los equipos de la red local a Internet. Los clientes se conectan de manera inalámbrica al AP y este lo hace por cable a dispositivos que nos facilitan la conexión al exterior.
Actualmente lo más normal es que el punto de acceso esté dentro de la misma “caja” que el router que da acceso al exterior, el ejemplo típico son los routers-ADSL que hay en gran cantidad de hogares.
Dispositivos Modo Topología
Sin puntos de acceso Ad hoc IBSS
1 punto de acceso Infraestructura BSS
Varios puntos de acceso Infraestructura ESS
Asociación y autenticación en la WLANAntes de que un cliente 802.11 pueda enviar información a través de una red WLAN, debe atravesar el siguiente proceso de tres etapas:
1. Sondeo de 802.11. Los clientes buscan una red específica mediante un pedido de sondeo a múltiples canales. El pedido de sondeo especifica el nombre de la red (SSID - identificador de servicio compartido) y las tasas de bit. Si el cliente WLAN sólo quiere conocer las redes WLAN disponibles, puede enviar un pedido de sondeo sin SSID, y todos los puntos de acceso que estén configurados para responder este tipo de consulta, responderán. Las WLAN con la característica de broadcast SSID deshabilitada no responderán.
2. Autenticación 802.11. 802.11 se desarrolló originalmente con dos mecanismos de autenticación. El primero, llamado autenticación abierta, es fundamentalmente una autenticación NULL donde el cliente dice "autentícame", y el punto de acceso responde con "sí". Éste es el mecanismo utilizado en casi todas las implementaciones de 802.11. Un segundo mecanismo de autenticación se basa en una clave que es compartida por la estación del cliente y el punto de acceso llamado Protección de equivalencia por cable (WEP).En 2001, varias debilidades serias fueron identificadas en la protección WEP y hacia 2003, la Alianza Wi-Fi anunció que WEP había sido reemplazado por Wi-Fi Protected Access (WPA).
3. Asociación 802.11. Esta etapa finaliza la seguridad, y establece el enlace de datos entre el cliente WLAN y el punto de acceso. Como parte de esta etapa, el cliente aprende el BSSID, que es la dirección MAC del punto de acceso, y el punto de acceso traza un camino a un puerto lógico conocido como el identificador de asociación (AID) al cliente WLAN. El AID es equivalente a un puerto en un switch. El proceso de asociación permite al switch de infraestructura seguir la pista de las tramas destinadas
para el cliente WLAN, de modo que puedan ser reenviadas. Una vez que un cliente WLAN se asoció con un punto de acceso, el tráfico puede viajar de un dispositivo a otro.
Fundamentos de redes. Nivel de redPara poder identificar una máquina en Internet existe la dirección IP (Internet Protocol), la cual es asignada por InterNIC (Internet Network Information Center), ahora llamada ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers).
El mecanismo que establece las normas que deben cumplir estas direcciones se denomina direccionamiento.
Hasta ahora, el método de direccionamiento más utilizado ha sido el direccionamiento IPv4, aunque cada vez está tomando más peso el IPv6.
A parte de los diferentes protocolos que se pueden utilizar, existen técnicas para poder aprovechar mejor estas direcciones (subredes, superredes, CIDR).
El direccionamiento en Internet es distinto del que podemos llevar a cabo en las redes LAN. En el espacio WAN las direcciones las gestiona InterNIC, mientras que en las LAN son gestionadas por el administrador de la red. Esto implica que en una LAN podemos escoger el número y el tipo de direcciones que queramos dentro de los rangos reservados para ello, pero no en Internet. Si queremos que una dirección sea válida para viajar en Internet tenemos que solicitarla y pagar por ella (esto es lo que nuestro ISP hace y nos lo repercute a nosotros).
El objetivo principal es el mismo, poder tener identificados todos los elementos de una red para poder establecer comunicaciones entre sí
Dominio de difusión o broadcastLos dominios de difusión son los sitios de la red que se pueden separar de acuerdo a la dirección de red que los identifica. Los dispositivos capaces de crear dominios de difusión, o mejor dicho, de separar dominios de difusión, son los routers.
Si en una red introducimos un router, por lo menos tendremos la capacidad de crear dos dominios de difusión diferentes, ya que un router como mínimo debe tener la capacidad de trabajar con dos direcciones de red diferentes.
Un dominio de difusión típico es el que tenemos en nuestro hogar, está separado del resto de internet por el router-DSL que tenemos instalado, de forma, que el tráfico entre equipos de nuestro hogar nunca sale al exterior. El tráfico irá al exterior cuando, por ejemplo, visitemos una página web.
Por tanto, el tráfico de nuestro hogar no colisiona con el tráfico exterior. Dicho de otro modo dentro de un dominio de difusión puede haber uno más dominios de colisión . Un dominio de colisión está dentro de un dominio de difusión.
SubredesComo vimos, una dirección IP consta de dos partes, identificador de red e identificador de equipo. Un equipo se comunica solamente con los equipos que tienen el mismo identificador de red.
Para identificar una red se utiliza la primera IP posible junto con la máscara. Por ejemplo 192.168.0.0/24 identifica a la red que comienza en la IP 192.168.0.0 y acaba con la última combinación posible 192.168.0.255. Es decir, los primeros 24 bits (3 bloques decimales) identifican la red y no cambian, los últimos 8 bits (último bloque decimal) identifican a los equipos, cambian desde la primera combinación 0 (00000000) hasta la última 255 (11111111).
Supongamos el siguiente esquema de red:
En este caso, aunque todos los equipos están conectados a un switch, la comunicación solo funcionará entre PC A y PC B por un lado, y entre PC C y PC D por otro.
¿Por qué? Porque el PC A tiene la IP 192.168.0.10, su máscara es /24, es decir, que los bits identificativos de red son los primeros 24 bits, o dicho de otra forma, los tres primeros bloques decimales identifican la red (192.168.0) y el último bloque decimal (10) identifica al equipo dentro de la red, o lo que es lo mismo, los últimos 8 bits identifican al equipo. De forma similar sucede con el resto de equipos, puesto que todos tienen la máscara /24, sus tres primeros bloques decimales identifican la red. Por tanto, hay 2 redes (la que comienza por 192.168.0 y la que comienza por 192.168.1).
Como un equipo solo comunica con los equipos de su red el PC A solo comunica con PC B, que es el que tiene los mismos bits identificativos de red y viceversa. Y el PC C solo comunica el PC D y viceversa.
¿Qué sucede si el usuario del PC A quiere comunicar con el PC C? Pues, sencillamente, que el sistema ni siquiera intenta la comunicación porque no el PC C no está en su red.
Cuando por cualquier motivo necesitamos dividir nuestra red para independizar unos equipos de otros realizamos una técnica llamada subneting o hacer subredes.
Para hacer esta división basta con aumentar el número de bits dedicados a identificar la red, a medida que aumentan los bits de red disminuyen los bits de identificación de equipos, es decir, las redes obtenidas son más pequeñas.
Veamos un ejemplo, disponemos de la red 172.16.0.0/16 y queremos dividirla en 256 subredes (28), para ello aumentamos los bits de red de /16 a /24, esos ocho bits nos van a dar 256 combinaciones que son: 172.16.0.0/24 172.16.1.0/24 172.16.2.0/24, y así sucesivamente hasta 172.16.256.0/24
Red original:1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
172 16 0 0
Subredes resultantes1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
172 16 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0172 16 1 0
…
así sucesivamente hasta:
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0172 16 255 0
IPv6IPv6 surge para poder solucionar todos los problemas que IPv4 no resuelve. El mayor de los problemas es la escasez de direcciones IP en Internet.
Mientras IPv4 tiene un espacio de direcciones de 232 (4.294.967.296), IPv6 tiene 2128
(340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456).
Las máscaras para identificar subredes, routers y rangos de direcciones IPv6 son expresadas de la misma forma que en la notación CIDR utilizada en IPv4.
En IPv6 la longitud del prefijo indica un conjunto mínimo de bits comunes del PREFIJO que no se deben cambiar y que identifican unívocamente a cualquier clase de la DIRECCION IPv6.
En las redes IPv6 el prefijo es siempre /64, es decir, las redes en IPv6 son de tamaño fijo.
Un prefijo de dirección IPv6 se representa con la siguiente notación:
direccion-ipv6/longitud-prefijo
Las direcciones identifican interfaces individuales o conjuntos de interfaces. Se clasifican en tres tipos:
Anycast identifican a un conjunto de interfaces. Un paquete enviado a una dirección anycast, será entregado a alguna de las interfaces identificadas con la dirección del conjunto al cual pertenece esa dirección anycast.
Multicast identifican un grupo de interfaces. Cuando un paquete es enviado a una dirección multicast es entregado a todos las interfaces del grupo identificadas con esa dirección.
Unicast identifican a una sola interfaz. Un paquete enviado a una dirección unicast es entregado sólo a la interfaz identificada con dicha dirección. Hay dos tipos:
o Dirección unicast local de sitio (privada): No es enrutable fuera de la red. Es el equivalente a la ipv4 privada. NO recomendado su uso.
o Dirección unicast local exclusiva. Sustituyen a las anteriores.o Dirección unicast local de enlace (privada): Para tareas internas.o Dirección unicast global (pública): Es única en el mundo, por lo que se pueden
enrutar a nivel mundial sin ninguna modificación, son las que utiliza una máquina conectada a internet. Las direcciones unicast globales normalmente están compuestas por un prefijo de enrutamiento global de 48 bits y un ID de subred de 16 bits
En el IPv6 no existen direcciones broadcast, su funcionalidad ha sido mejorada por las direcciones multicast.
ICMPEl Protocolo de Mensajes de Control de Internet o ICMP (por sus siglas de Internet Control Message Protocol) es el sub protocolo de control y notificación de errores del Protocolo de Internet (IP).
En este protocolo están basadas las herramientas ping y traceroute, que envían mensajes de petición echo ICMP para comprobar si un dispositivo está disponible, el tiempo de respuesta y la cantidad de dispositivos que atraviesa.
Es muy típico usar estas herramientas para comprobar la conexión con nuestro router.
Fundamentos de Redes. Nivel de transporteRecordemos que a nivel de capa de transporte la dirección usada se denomina puertos, que son números de 16 bits.
El otro término asociado a este nivel es socket, que es la combinación de la IP + el puerto, que permite identificar a cada aplicación en el equipo.
Los dos protocolos más comunes de la capa de Transporte del conjunto de protocolos TCP/IP.
Protocolos UDP y TCPEn la capa de transporte nos encontramos con dos protocolos:
Protocolo de control de transmisión (TCP) Protocolos de datagramas de usuario (UDP)
La diferencia entre ambos es que UDP es un protocolo no orientado a conexión, es decir cuando un dispositivo envía datos a otro, el flujo es unidireccional, el envío de datos es realizado sin haber realizado previamente una conexión con el dispositivo de destino. TCP, al contrario que UDP, está orientado a conexión, de forma que hay un establecimiento de la conexión y una comprobación de que los datos llegan a su destino.
El establecimiento de una conexión en TCP tiene 3 pasos:
1. Enviar SYN: El cliente que inicia la conexión envía una secuencia inicial.
2. Enviar SYN/ACK: El servidor responde con una secuencia de recepción que es la original más 1
3. Enviar ACK: El cliente que inicia la conexión responde con un valor de reconocimiento igual al valor de secuencia que recibió más uno. Esto completa el proceso de establecimiento
Al igual que para iniciar hay una secuencia para finalizar la conexión:
1. Cuando el cliente no tiene más datos para enviar, envía un señalizador FIN.
2. El servidor envía un ACK para acusar recibo de Fin y terminar la sesión del cliente al servidor.
3. El servidor envía un FIN al cliente para finalizar la sesión del servidor al cliente.
4. El cliente responde con un ACK para dar acuse de recibo de FIN desde el servidor.
NATEl agotamiento del espacio de direcciones IPv4 por la expansión de Internet ha provocado la adopción de diferentes técnicas para un mejor reparto de las direcciones. En un primer momento se introdujeron las CIDR para evitar que las direcciones se asignaran por clases y, así, poder ajustar más la concesión de IPs al tamaño de la red solicitada.
Otra técnica que se implantó fue NAT. El uso más habitual de la traducción de direcciones de red (NAT, Network Address Translation) es compartir una IP pública para muchos dispositivos, para ello, se traducen las IPs privadas por una IP pública.
La ventaja de las IPs privadas es que cualquiera puede utilizar estos rangos, la desventaja es que no se pueden usar en internet porque están reservadas para uso privado. Las IPs públicas, en cambio, pueden ser usadas en internet pero el inconveniente es que al ser únicas en el mundo deben ser asignadas por el organismo competente y esto tiene un coste.
Un uso más frecuente de la técnica NAT lo encontramos en nuestros routers caseros, estos reciben una única IP pública del proveedor de internet y, usando NAT consiguen compartir esta IP pública para que la usen todos los dispositivos de nuestra red privada.
¿Cómo funciona en un router DSL la NAT?
Muchos de nosotros tenemos las IPs típicas en casa IP 192.168.0….. Por tanto, es imposible que cuando solicitemos una página web desde una IP privada a un servidor web este sepa a quien responder de entre todos nosotros. Con NAT, cuando solicitamos la página web desde nuestro equipo con IP privada, al atravesar esta petición nuestro router DSL, se sustituye nuestra IP privada por la IP pública que nos facilita nuestro proveedor de internet (ISP) y se
envía la petición al exterior (internet). Así el servidor web sabrá a quien responder porque la petición le llega de una IP única en el mundo (nuestra IP pública).
Y si tenemos varios equipos en la red local y todos quieren visitar la misma página web ¿Cómo sabe el servidor web a cuál de ellos responde? Porque el router DSL construye una tabla (tabla NAT) donde anota todas las salidas al exterior de forma que cuando llega la respuesta busca en esta tabla y envía la respuesta al equipo que solicito la web.
Supongamos el siguiente ejemplo:
En una pequeña red local hay dos PC, el primero tiene abierto 2 navegadores (que usan los puertos 11111 y 22222) visitando respectivamente las web 11.11.11.11 y 22.22.22.22, el segundo PC solo tiene abierto un navegador (que usa el puerto 22222) visitando la web 22.22.22.22. El router DSL tiene la IP privada 192.168.0.1 en su interfaz LAN y la IP pública 33.33.33.33 en su interfaz WAN.
Las traducciones de direcciones realizadas por nuestro router DSL podrían ser similares a las siguientes:
Paquetes llegados al router de la LAN Paquetes enviados por el router al exterior
IP origenPuerto origen
IP destinoPuerto destino
IP origenPuerto origen
IP destinoPuerto destino
192.168.0.11 11111 11.11.11.11 80 33.33.33.33 11111 11.11.11.11 80
192.168.0.11 22222 22.22.22.22 80 33.33.33.33 22222 22.22.22.22 80
192.168.0.12 22222 22.22.22.22 80 33.33.33.33 22223 22.22.22.22 80
Cuando el PC1 quiere visitar la página 11.11.11.11 envía una solicitud a nuestro router, este elimina la IP privada y la sustituye por la pública, además anota que el puerto que hace la petición es el 11111, cuando llegue una respuesta a nuestra IP pública con destino el puerto 11111 nuestro router sabrá que la petición es para el navegador 1 del PC 1 y se la enviará a
este haciendo el cambio contrario, es decir, quitando la IP 33.33.33.33 como destino y poniendo la IP privada.
Pero como el PC1 hay 2 aplicaciones abiertas hay, por tanto, dos puertos en uso. Cuando el navegador 2 visita la web 22.22.22.22 se produce el mismo proceso, el router sustituye la IP privada por la IP pública y envía al exterior la solicitud, cuando llega la respuesta busca en su tabla NAT y hace el cambio inverso.
En el PC 2 hay un navegador abierto usando el puerto 22222, cuando solicita una web, el router sustituye la IP privada por la IP pública, pero en este caso, la combinación IP pública + 22222 ya está asociada en la tabla al navegador 2 del PC1, por tanto el router tiene que buscar un puerto libre (supongamos 22223) y en esta ocasión debe cambiar la IP y el puerto privados por una combinación pública que no esté en uso en la tabla NAT (es decir, se ha traducido dirección y puerto privados por dirección y puertos públicos).
ReflexionaImaginemos una centralita telefónica interna en una empresa, los empleados se llamarán a los números internos (extensión 22, extensión 23, …) pero estos números no tienen sentido en el exterior. Pueden existir estas mismas extensiones en otra telefonía interna de otra empresa. Estas son los equivalentes a las IPs privadas, números que no tienen validez en el exterior.
Supongamos que el número de teléfono público (999999999) admite hasta 3 líneas (conversaciones simultaneas) Cuando algún empleado necesita hablar con el exterior coge una de las tres líneas, al destinatario le aparece que le están llamando desde 999999999. El equivalente al número de teléfono es nuestra IP pública y las 3 líneas son los puertos públicos disponibles.
AutoevaluaciónEn un centro educativo disponen de una línea DSL típica ¿Cuántas alumnos podrían estar navegando a la vez como máximo si cada uno solo puede abrir un navegador?
1.-Todos los que quieran
2.- Ninguno
3.- 65536 (correcta)
4.- 256
Retroalimentación si pone correcta: Efectivamente, una vez estén en uso todos los puertos públicos (216) no podrán asignarse nuevas conexiones.
Retroalimentación si pone incorrecta: Incorrecto, podremos tener tantas como puertos públicos existan.
Fundamentos de Redes. Nivel de aplicaciónEn la capa de aplicación están los protocolos más cercanos al usuario, son los más conocidos, cada protocolo está asociado a un servicio, una aplicación que está a la espera en un puerto determinado de peticiones de clientes.
Los puertos predeterminados de los servicios más habituales son:
Puerto ServicioUDP 67 DHCPUDP 53 DNSTCP 80 HTTP
TCP 443 HTTPSTCP 21 FTP
DHCPAsignación en IPv4:
El direccionamiento dinámico es un mecanismo que nos proporciona una configuración de los parámetros de red de forma automática. La dirección proporcionada es la adecuada para que nuestro nodo funcione correctamente en la red, ya sea una LAN o una WAN. Este mecanismo recibe el nombre de servicio DHCP (Dinamic Host Configuration Protocol).
DHCP puede usarse cuando el número de direcciones IP es menor que el número de computadores y todos no están conectados a la vez, como en un proveedor de servicio de Internet (ISP), de esta manera se desaprovechan menos las direcciones.
Para que funcione este mecanismo deberá existir un servidor de direcciones DHCP en la red, encargado de asignar las direcciones a los host. Además, los host deberán configurar sus interfaces de red de manera que ejecuten el servicio DHCP, generalmente existe siempre una opción de configuración tal como “Obtener una dirección IP automáticamente”.
El protocolo DHCP se publicó en octubre de 1993, estando documentado actualmente en la RFC 2131. Para redes con IPv6 se ha creado DHCPv6 publicado como RFC 3315.
El protocolo DHCP incluye tres métodos de asignación de direcciones IP:
1. Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a una máquina determinada. Se suele utilizar cuando se quiere controlar la asignación de dirección IP a cada cliente, y evitar, también, que se conecten clientes no identificados.
2. Asignación automática: Asigna una dirección IP de forma permanente a una máquina cliente la primera vez que hace la solicitud al servidor DHCP y hasta que el cliente la libera. Se suele utilizar cuando el número de clientes no varía demasiado.
3. Asignación dinámica: el único método que permite la reutilización dinámica de las direcciones IP. El administrador de la red determina un rango de direcciones IP y cada dispositivo conectado a la red está configurado para solicitar su dirección IP al servidor cuando la tarjeta de interfaz de red se inicializa. El procedimiento usa un concepto
muy simple en un intervalo de tiempo controlable. Esto facilita la instalación de nuevas máquinas clientes a la red.
En IPv4 hay que mencionar también la autoconfiguración (si el cliente no obtiene IP puede generar aleatoriamente una propia), de hecho la IETF reserva el rango 169.254.0.0/16, como se indica en RFC 3330. Esto es síntoma de que el servicio DHCP no funciona o no hay conexión hasta él.
El diálogo entre cliente y servidor DHCP se lleva a cabo a través de los puertos UDP 68 en el cliente y 67 en el servidor
Un cliente DHCP obtiene una concesión para una dirección IP de un servidor DHCP. Antes que se acabe el tiempo de la concesión, el servidor DHCP debe renovar la concesión al cliente o bien este deberá obtener una nueva concesión.
Un servidor DHCP puede proveer de una configuración opcional al dispositivo cliente: Dirección del servidor DNS, Puerta de enlace, Máscara de subred, Tiempo máximo de espera del ARP, MTU (Unidad de Transferencia Máxima), Servidores NTP (Protocolo de Tiempo de Red). Servidor SMTP, Servidor TFTP, Nombre del servidor WINS.
El servidor DHCP guardará en una base de datos las IP que vaya concediendo.
Asignación en IPv6:
En IPv6 el protocolo usado es DCHPv6 que aunque no es usado habitualmente tiene sentido porque brinda más control al administrador de la red sobre las asignaciones.
Hay varios tipos de configuración:
1. Configuración manual . Similar a IPv4, pero no es usada en la práctica2. Configuración dinámica sin estado (el dispositivo genera la IP) con EUI-64 (sin
servidor DHCP)
En IPv6 se supone que los dispositivos que no son PC, así como las terminales de computadoras, están conectados a la red. El mecanismo de configuración automática se introdujo para permitir networkingplug-and-play de estos dispositivos a fin de lograr la reducción de los gastos administrativos.
El dispositivo aprende el prefijo /64 y calcula el resto de su IP utilizando eui-64.
Se pone a 1 el bit U para indicar alcance universal. Si lo pusiéramos a 0 indicaríamos que el alcance es local. Se pone a 0 el bit I para indicar que es una dirección de unidifusión (Individual). Si lo pusiéramos a 1 indicaríamos multidifusión (Grupo).
En ausencia del router, el equipo solo podrá generar la dirección de enlace local, aunque esto será suficiente para que haya comunicación con los demás equipos de la red.
3. Configuración automática sin estado (con servidor DHCPv6) El servidor DHCP no asigna las IPs pero si aporta información adicional. Por tanto, los clientes del modo sin estado DHCPv6 usan DHCPv6 para obtener parámetros de configuración de red distintos de la dirección IPv6 (por ejemplo, direcciones de servidor DNS).
4. Configuración automática con estado o "statefull" (con servidor DHCPv6) En el modo con estado DHCPv6, los clientes obtienen la dirección IPv6 y otros parámetros de configuración de red mediante DHCPv6. Además el servidor DHCP recuerda las IPs asignadas.
Nota: la máscara de subred la proporcionan los anuncios de enrutador, no el servidor DHCPv6. En DHCPv6 también se permite a los clientes la solicitud de múltiples direcciones IPv6.
DNSDNS, Domain Name System (Sistema de Nombres de Dominio), hace referencia tanto a un servicio que responde a peticiones de número de IP de un nombre o nombre de un número de IP. La principal tarea que realiza es asociar nombres e IP.
Es una base de datos distribuida, con información que se usa para traducir los nombres de dominio, fáciles de recordar y usar por las personas, en números de protocolo de Internet (IP) que es la forma en la que las máquinas
pueden encontrarse en Internet.
ReflexionaSi hacemos un símil con la red telefónica, las direcciones IP equivaldrían a los números de teléfono. Si un usuario quiere establecer comunicación con otro, debe marcar un número en el terminal.
En las redes informáticas, si un PC quiere establecer comunicación con otro, debe disponer de una dirección (dirección IP). De hecho, cuando escribimos una dirección URL (http://www.urldeejemplo.com/camino/al/recurso) en nuestro navegador, estamos “marcando” realmente la dirección IP con la que queremos conectarnos. Esto es posible gracias al servicio DNS, con él podemos utilizar letras en lugar de números (son más fáciles de recordar), es decir, el servicio DNS asocia a los nombres direcciones IP, por poner un símil es como una guía telefónica
Una vez que todos los equipos tienen asignada una dirección, se pueden emplear técnicas (subredes, superredes, CIDR) para que la gestión de estas direcciones agilice el funcionamiento de la red. En la red de teléfono se empleaban los prefijos (942 Cantabria, 985 Asturias, 91 Madrid, 93 Barcelona, etc.).
HTTPHypertext Transfer Protocol (Protocolo de Transferencia de Hipertexto) es, dicho de forma sencilla, el lenguaje de comunicación que se utiliza en la Web para que los clientes y los servidores puedan entenderse entre sí. De manera un poco más formal, HTTP es un protocolo a nivel de aplicación que se utiliza en sistemas de información hipermedia, colaborativos y distribuidos. Es el principal método de intercambio de información en WWW (World Wide Web), que no es lo mismo que Internet, ya que éste es un servicio, quizás el más utilizado, pero Internet se compone de muchos más protocolos, servicios y funcionalidades.
La palabra Hipertexto procede de la característica de estas páginas que permite saltar de unas a otras, ofreciendo zonas que actúan como enlaces
Configuración del adaptadorAunque lo más cómodo es una configuración automática de los parámetros de red, en determinados casos (en muchas ocasiones para resolver problemas en nuestra red) debemos configurar manualmente los parámetros de nuestra conexión a internet.
Estos son:
Dirección IP, deber ser única en la nuestra red.
Máscara de red: determina el tamaño de nuestra red.
Puerta de enlace predeterminada: la IP del dispositivo de nuestra red por el que accedemos al exterior
DNS: IP del dispositivo (habitualmente fuera de nuestra red) o dispositivos, que nos permiten escribir direcciones web sin necesidad de conocer la IP.
Dispositivos de redPara conseguir poner en funcionamiento una red se necesita el hardware y software (sistemas operativos de red, aplicaciones como navegadores, etc) necesarios.
Dentro del hardware tenemos los medios de transmisión (principalmente el cableado y medios inalámbricos que hemos tratado en el tema), dispositivos de red y los dispositivos finales (impresoras, ordenadores, teléfonos móviles, televisión, etc.)
Tarjeta de red Una tarjeta de red es el componente hardware que permite la comunicación entre PC para poder compartir recursos entre dos o más dispositivos. En la actualidad suele venir integrado en la placa.
A las tarjetas de red también se les llama adaptador de red o NIC (Network Interface Card, Tarjeta de interfaz de red en español).
Hay diversos tipos de adaptadores en función del tipo de cableado o arquitectura que se utilice en la red (coaxial, par trenzado, inalámbrico, etc.), actualmente el más común es del tipo Ethernet utilizando una interfaz o conector RJ-45 y WIFI.
Características a tener en cuenta a la hora de elegir una tarjeta de red:
Velocidad de conexión. (10/100/1000) Megabits por segundo. Wake-On-LAN (WOL). Permite encender el ordenador a través de la tarjeta de red. Normas compatibles. (Novell NE, Ethernet, IEEE 802.x…) Controladores de LAN (Sistemas operativos en que funciona)
TransceptorEn algunos casos, el tipo de conector de la NIC no concuerda con el tipo de medios con los que usted debe conectarse.
El transceptor convierte un tipo de señal o conector en otro (por ej., para convertir señales eléctricas en señales ópticas).
Se considera un dispositivo de Capa 1 (modelo OSI), dado que sólo analiza los bits y ninguna otra información acerca de la dirección o de protocolos de niveles más altos.
RepetidoresUn repetidor es un dispositivo sencillo que regenera una señal que pasa a través de la red, de tal modo que se puede extender la distancia de transmisión de dicha señal. Cuanto más lejos viajan los datos en una red, más débil se hace la señal que lleva ese paquete de datos. Los
repetidores repiten (regeneran) paquetes de datos, y de este modo, ni el número de paquetes que pasan a través de dichos repetidores, ni la distancia que viajan tienen efecto alguno en la calidad de la señal. Los repetidores se utilizan también para conectar dos LANs del mismo tipo de red (por ejemplo Ethernet a Ethernet) y trabajan en la capa 1 del modelo de referencia OSI.
Hubs o concentradoresEn la actualidad ya no se fabrican, han sido sustituidos por los switchs, lo indicamos por motivos de conceptos de red.
Los hubs en realidad son repetidores multipuerto. En muchos casos, la diferencia entre los dos dispositivos radica en el número de puertos que cada uno posee. Mientras que un repetidor convencional tiene sólo dos puertos, un hub por lo general tiene de cuatro a veinticuatro puertos.
Un hub envía por todos los puertos toda la información
Icono de cisco para hub (Cisco es la compañía que sirve de referencia para todo lo relacionado con redes. Sus iconos se suelen usar para la representación de esquemas de redes)
MódemsEste dispositivo cambia la señal de analógica a digital y viceversa.
Un módem convierte las señales digitales producidas por una PC en frecuencias de voz que se pueden transmitir a través de las líneas analógicas de la red de telefonía pública. En el otro extremo de la conexión, otro módem vuelve a convertir los sonidos en una señal digital.
Actualmente vienen integrados en Router-ADSL que facilita el proveedor de servicios de internet (ISP)
Icono Cisco
PuentesA veces, es necesario dividir una LAN grande en segmentos más pequeños que sean más fáciles de manejar. Esto disminuye la cantidad de tráfico en una sola LAN y puede extender el área geográfica más allá de lo que una sola LAN puede admitir. Los dispositivos que se usan para conectar segmentos de redes son los puentes, switchs y routers. La función del puente es tomar decisiones inteligentes con respecto a pasar señales o no al segmento siguiente de la red.
Switchs o conmutadoresUn switch se describe a veces como un puente multipuerto. Mientras que un puente típico puede tener sólo dos puertos que enlacen dos segmentos de red, el switch puede tener varios puertos, según la cantidad de segmentos de red que sea necesario conectar. Al igual que los puentes, los switchs aprenden determinada información sobre los paquetes de datos que se reciben de los distintos computadores de la red.
Los switchs utilizan esa información para crear tablas de envío para determinar el destino de los datos que se están mandando de un computador a otro de la red.
Un switch recibe una trama y regenera cada bit de la trama en el puerto de destino adecuado. Este dispositivo se utiliza para segmentar una red en múltiples dominios de colisiones. A diferencia del hub, un switch reduce las colisiones en una LAN. Cada puerto del switch crea un dominio de colisiones individual. Esto crea una topología lógica punto a punto en el dispositivo de cada puerto. Además, un switch proporciona ancho de banda dedicado en cada puerto y así aumenta el rendimiento de una LAN. El switch de una LAN también puede utilizarse para interconectar segmentos de red de diferentes velocidades.
Icono Switch
Routers o encaminadoresEl enrutador, direccionador, router o encaminador es un dispositivo de hardware para interconexión de red de ordenadores que opera en la capa tres (nivel de red). Un enrutador es un dispositivo para la interconexión de redes informáticas que permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes distintas o determinar la mejor ruta que debe tomar el paquete de datos.
Un router es similar a una computadora, de hecho podemos poner una computadora para que haga las funciones de router
Los routers tienen muchos de los mismos componentes de hardware y software que se encuentran en otras computadoras, entre ellos: CPU, RAM, ROM, Sistema operativo.
Cada interfaz en un router es miembro o host en una red IP diferente. Cada interfaz se debe configurar con una dirección IP y una máscara de subred de una red diferente.
Icono de router
NOTA: Este es el concepto teórico, este término se suele utilizar también para hacer referencia al dispositivo que se suele instalar en el hogar para tener línea DSL, PERO el router-ADSL que oímos nombrar habitualmente realmente es un dispositivo multifunción (es modem, router, switch y punto de acceso)
Componentes inalámbricos
AntenasUna antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.
Existe una gran diversidad de tipos de antenas, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces). También es una antena la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi.
Las antenas de redes inalámbricas se pueden dividir en tres tipos :
Antenas direccionales (o directivas).- Orientan la señal en una dirección muy determinada con un haz estrecho pero de largo alcance. Una antena direccional actúa de forma parecida a un foco que emite un haz concreto y estrecho pero de forma intensa
(más alcance).Las antenas Direccionales "envían" la información a una cierta zona de cobertura, a un ángulo determinado, por lo cual su alcance es mayor, sin embargo fuera de la zona de cobertura no se "escucha" nada, no se puede establecer comunicación entre los interlocutores.El alcance de una antena direccional viene determinado por una combinación de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor.
Antena omnidireccionales.- Orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance. Si una antena direccional sería como un foco, una antena omnidireccional sería como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones pero con una intensidad menor que la de un foco, es decir, con menor alcance.Las antenas Omnidireccionales "envían" la información teóricamente a los 360 grados por lo que es posible establecer comunicación independientemente del punto en el que se esté. En contrapartida el alcance de estas antenas es menor que el de las antenas direccionales.El alcance de una antena omnidireccional viene determinado por una combinación de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor. A mismos dBi, una antena sectorial o direccional dará mejor cobertura que una omnidireccional.
Antenas sectoriales.- Son la mezcla de las antenas direccionales y las omnidireccionales. Las antenas sectoriales emiten un haz más amplio que una direccional pero no tan amplio como una omnidireccional. La intensidad (alcance) de la antena sectorial es mayor que la omnidireccional pero algo menor que la direccional. Siguiendo con el ejemplo de la luz, una antena sectorial sería como un foco de gran apertura, es decir, con un haz de luz más ancho de lo normal.Para tener una cobertura de 360º (como una antena omnidireccional) y un largo alcance (como una antena direccional) deberemos instalar o tres antenas sectoriales de 120º ó 4 antenas sectoriales de 80º. Las antenas sectoriales suelen ser más costosas que las antenas direccionales u omnidireccionales.
Apertura vertical y apertura horizontal
La apertura es cuanto se "abre" el haz de la antena. El haz emitido o recibido por una antena tiene una abertura determinada verticalmente y otra apertura determinada horizontalmente.
En lo que respecta a la apertura horizontal, una antena omnidireccional trabajará horizontalmente en todas direcciones, es decir, su apertura será de 360º. Una antena direccional oscilará entre los 4º y los 40º y una antena sectorial oscilará entre los 90º y los 180º.
La apertura vertical debe ser tenida en cuenta si existe mucho desnivel entre los puntos a unir inalámbricamente. Si el desnivel es importante, la antena deberá tener mucha apertura vertical. Por lo general las antenas, a más ganancia (potencia por decirlo de algún modo) menos apertura vertical. En las antenas direccionales, por lo general, suelen tener las mismas aperturas verticales y horizontales.
Las antenas direccionales se suelen utilizar para unir dos puntos a largas distancias mientras que las antenas omnidireccionales se suelen utilizar para dar señal extensa en los alrededores. Las antenas sectoriales se suelen utilizan cuando se necesita un balance de las dos cosas, es decir, llegar a largas distancias y a la vez, a un área extensa.
Si necesita dar cobertura de red inalámbrica en toda un área próxima (una planta de un edificio o un parque por ejemplo) lo más probable es que utilice una antena omnidireccional. Si tiene que dar cobertura de red inalámbrica en un punto muy concreto (por ejemplo un PC que está bastante lejos) utilizará una antena direccional, finalmente, si necesita dar cobertura amplia y a la vez a larga distancia, utilizará antenas sectoriales.
Tarjeta de red inalámbrica Como un NIC Ethernet, el NIC inalámbrico, antena WIFI, utiliza la técnica de modulación para la que está configurado y codifica un stream de datos dentro de la señal radio frecuencia (RF). Los NIC inalámbricos se asocian más frecuentemente a dispositivos móviles, como portátiles.
Los fabricantes incorporan el NIC inalámbrico dentro del portátil. A diferencia de las interfaces Ethernet 802.3 incorporadas en las PC, el NIC inalámbrico no es visible, ya que no es necesario conectar un cable a éste.
Puntos de acceso inalámbricosUn punto de acceso conecta a los clientes inalámbricos a la LAN cableada. Los dispositivos de los clientes, por lo general, no se comunican directamente entre ellos; se comunican con el AP. En esencia, un punto de acceso convierte los paquetes de datos TCP/IP desde su formato de encapsulación en el aire 802.11 al formato de trama de Ethernet 802.3 en la red Ethernet conectada por cable.
Un punto de acceso es un dispositivo de Capa 2 que funciona como un hub Ethernet 802.3. La RF es un medio compartido y los puntos de acceso escuchan todo el tráfico de radio (frecuencia). Al igual que con el Ethernet 802.3, los dispositivos que intentan utilizar el medio
compiten por él. A diferencia de los NIC Ethernet, sin embargo, es costoso realizar NIC inalámbricos que puedan transmitir y recibir información al mismo tiempo, de modo que los dispositivos de radio no detectan colisiones. En cambio, los dispositivos WLAN están diseñados para evitarlos.
Icono Cisco Punto Acceso
Routers inalámbricosLos routers inalámbricos (router multifunción, router-DSL) son en realidad un modem + un punto de acceso + un router + un switch integrados en una caja. Primero está el punto de acceso inalámbrico, que cumple las funciones típicas de un punto de acceso. Un switch integrado de cuatro puertos full-duplex, 10/100 proporciona la conectividad a los dispositivos conectados por cable. Cumple la función de router provee un gateway para conectar a otras infraestructuras de red. Y por último, en el caso de router DSL incorporan además un modem DSL.
Este tipo de router se utiliza más frecuentemente como dispositivo de acceso inalámbrico en residencias o negocios pequeños. La carga esperada en el dispositivo es lo suficientemente pequeña como para administrar la provisión de WLAN, 802.3 Ethernet, y conectar a un ISP.
También son muy comercializados los router-multifunción sin modem (punto de acceso + router + switch) porque son muy versátiles para adaptar pequeñas redes (pueden ser usados como repetidores wifi, como routers que comunican diferentes redes inalámbricas o alámbricas, como swtich, etc)
Icono cisco para router inalámbrico (sin modem)
Otros dispositivos usados en redes inalámbricasRepetidores. Repiten la señal inalámbrica y aumentan la distancia de difusión de una señal WLAN.
Analizadores de espectro. Analiza el espectro de 2.4GHz para determinar la configuración óptima de un equipo wireless.
Power Over Ethernet (PoE). Esta tecnología te permite llevar la corriente eléctrica hasta un equipo a través del cable de red.
