Caracterización de Redes de Área Local (Unidad 3) PDF

CARACTERIZACIÓN DE REDES DE ÁREA LOCAL (Unidad 3)  ÍNDICE 1.Definición 2.Características 3.Elementos 1) Medios de Transmisión. 2) Adaptadores de Red. 3) Dispositivos de Interconexión....

CARACTERIZACIÓN DE REDES DE ÁREA LOCAL (Unidad 3)  ÍNDICE 1.Definición 2.Características 3.Elementos 1) Medios de Transmisión. 2) Adaptadores de Red. 3) Dispositivos de Interconexión. 4. Ventajas e Inconvenientes 5. Tipos 6. Estándares IEEE 802xx 2 DEFINICIÓN  1. DEFINICIÓN. Una red de ordenadores es un conjunto de nodos interconectados entre sí mediante un enlace utilizando protocolos de comunicaciones. El Nodo es la localización física de un proceso (ordenador, periféricos…). El Enlace es el camino por el que circula la información entre dos nodos. Los Protocolos de comunicaciones son un conjunto de reglas previamente establecidas que definen como pueden intercambiar información dos o más procesos La principal característica de una red LAN es que su despliegue físico suele estar limitado a una habitación, un edificio o un conjunto de edificios, siempre dentro de una empresa o institución 4 CARACTERÍSTICAS  2. CARACTERÍSTICAS. Extensión Limitada. por lo que se conoce el número y la ubicación de los ordenadores que la forman, así como el número y la ubicación de los recursos que se comparten y de los dispositivos y medios físicos que se usan para interconectarlos. Cableado Específico. que se ha desplegado teniendo en cuenta el número concreto de dispositivos que se van a interconectar, así como la distancia entre ellos y su localización en el edificio. Esto permite que sea Viable Localizar un Problema en la Red cuando este se produce, siendo posible su solución modificando la configuración software o hardware de dicha red. Red de Uso Privado. son redes de una misma empresa o de una misma institución, ya sea pública a privada. A estas redes solo deben tener acceso aquellas personas que trabajan en esa empresa o institución, o aquellas a las que se les da permiso explicito pare ello. 6  2. CARACTERÍSTICAS. Capacidad de Transmisión. suele ser muy elevada, entre un mega bit por segundo y varias giga bits por segundo. Por lo que es posible realizar intercambio de gran volumen de información en muy poco tempo. Medios de Transmisión Específicos. que pueden ser cableados e inalámbricos. Además usa la tecnología de difusión Broadcast, lo que permite conectar gran variedad y número de dispositivos y además conectar varias LAN entre sí. Estructura Moldeable. Se pueden realizar cambios en el hardware y en el software con facilidad por lo que es posible cambiar su estructura sin demasiado esfuerzo adicional. 7 ELEMENTOS  3. ELEMENTOS. En una red LAN, además de encontrar ordenadores personales y periféricos (impresoras, escáneres, discos duros de red, servidores de almacenamiento, de correo electrónico, de bases de datos...), también encontramos una infraestructura adicional que sin tener que ser conocida por el usuario es imprescindible para el funcionamiento de la red. Esta infraestructura está compuesta por: Medios de Transmisión, que pueden ser cableados o inalámbricos, y que son los que conectan a los nodos de la red entre si. Adaptadores de Red o tarjetas de interfaz de red (NIC, Network Interface Card), que son dispositivos electrónicos que se instalan en los ordenadores y periféricos para que puedan estar conectados a una red de área local. 9  3. ELEMENTOS. Dispositivos de Interconexión. Para poder diseñar la estructura de una LAN, de forma que se aproveche al máximo las capacidades de la red es necesario el uso de distintos dispositivos electrónicos que sirven de punto de conexión dentro de la red. Dependiendo del número de ordenadores que vaya a tener nuestra LAN y del número de secciones que tenga la empresa donde se vaya a implantar, nos interesara utilizar uno u otro tipo de dispositivo: Un concentrador (hub). Un conmutador (switch). Un encaminador (router). 10  3.1. ELEMENTOS. MEDIOS DE TRANSMISIÓN. Ya hemos visto que los Medios de Transmisión distribuyen la información por la red. Cuando la información se mueve, lo que realmente se está moviendo es energía, que puede ser en forma de: Energía Eléctrica, cuando lo que usamos como medio de transmisión es un material conductor (cobre). Energía Lumínica, cuando lo que usamos como medio de transmisión es un material que conduce la luz (fibra óptica). Energía Electromagnética no guiada, cuando lo que usamos como medio de transmisión es el aire (medios inalámbricos que utilizan ondas de radio). 11  3.2. ELEMENTOS. ADAPTADORES DE RED. Estos dispositivos (Network Interface Card –NIC-) pueden ir insertados en una ranura de la placa base del ordenador o conectados desde el exterior al ordenador mediante algún interfaz, por ejemplo un USB: Tarjetas Internas, insertadas en una ranura de la placa base proporcionan hacia el exterior de la carcasa un puerto, generalmente un RJ45, ya que Ethernet es la tecnología más habitual en LAN. Adaptadores Externos, se conectan al ordenador a través de un USB, pueden ser cableados o inalámbricos. 12 3.3. ELEMENTOS. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN. Estos dispositivos permiten obtener el mayor aprovechamiento de las características de una red. Los dispositivos varían si la red es cableada o inalámbrica. Dispositivos para Redes Cableadas Repetidores o hubs. Su función es permitir aumentar la distancia alcanzada por la red. Para ello se conectan en un punto a la red y regeneran las señales recibidas en dicho punto. Además permiten aumentar el número de equipos conectados a la red. 13  3.3. ELEMENTOS. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN. Dispositivos para Redes Cableadas Puentes. Son dispositivos de Nivel 2 en modelo OSI, que permiten dividir la red local en trozos (segmentación). De esta forma la red queda dividida en segmentos independientes más pequeños desde el punto de vista de la compartición del ancho de banda. Los equipos conectados a cada segmento compartirán dicha capacidad de repartirla con los equipos conectados a otros segmentos. El puente servirá para comunicar a un equipo de un segmento con otro. De esta forma el puente no “inyecta” tráfico en un segmento donde no se encuentra el destinatario. 14  3.3. ELEMENTOS. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN. Dispositivos para Redes Cableadas Switches. son puentes que tienen la posibilidad de dividir la red en muchos segmentos (seis o más} y que retransmiten a mayor velocidad. Además, permiten que varios segmentos operen con velocidades diferentes que otros. Routers son dispositivos de Nivel 3 en el modelo OSI que permiten segmentar la red y elegir la ruta optima que deben seguir los mensajes enviados desde un equipo a otro, para ello, evalúan los diferentes caminos posibles y eligen la mejor opción. Los routers dividen la red en segmentos, denominados subredes, pero lo hacen a nivel 3. Además, pueden Interconectar distintas redes de área local. Pasarela es un tipo de router que convierte un 15 protocolo o formato a otro.  VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS REDES LAN  4. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS REDES LAN. VENTAJAS Recursos Compartidos. Todos los equipos de una red pueden utilizar los recursos de esta. Estandarización. La existencia de estándares en redes locales proporciona una serie de normas que definen la comunicación entre los equipos de la red. Cumpliendo estas normas y reglas, se garantiza que los dispositivos de diferentes fabricantes pueden comunicarse entre si. Flexibilidad. Además, pueden interconectar distintas redes de área local. Rentabilidad. Debido a la alta velocidad de comunicación y a la posibilidad de compartir recurso, las redes LAN obtienen una alta rentabilidad en cuanto a prestaciones/costes. 17  4. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS REDES LAN. INCONVENIENTES Seguridad. Son necesarias medidas especiales de seguridad para evitar que usuarios o programas malintencionados accedan a la red. Si un equipo se infectara con un virus, este podría extenderse de una máquina a otra y acabar afectando a todos los equipos de la red. Administración. La administración de una red local es una tarea compleja y, por tanto, debe ser realizada por personal con conocimientos técnicos. Centralización. La posibilidad de compartir recursos y las características de una red LAN hace que en la mayoría de las empresas se establezcan servidores centralizados que ofrecen servicio a todos los usuarios de la red. El problema surge cuando cualquiera de los servidores deja de funcionar y por tanto el servicio se interrumpe, dejando a los usurarlos sin poder realizar sus tareas. Aunque existen soluciones a este tipo de problemas, estas complican aún más la administración de la red. 18 TIPOS DE REDES LAN  5. TIPOS DE REDES LAN. Las redes LAN se clasifican teniendo en cuenta diversas características: Medio Físico Empleado. Las redes LAN se clasifican en redes cableadas y redes inalámbricas. En las primeras, los equipos utilizan un cable para conectarse a la red, ya sea un par trenzado, fibra óptica o cable coaxial. Las segundas emplean ondas electromagnéticas para transportar los datos enviados desde un equipo a otro de la red. Control de Acceso al Medio. La capacidad de transmisión de una red de área local es una característica que mide la cantidad de información que puede transmitirse por unidad de tiempo por la red. Las redes de área local poseen una capacidad de transmisión limitada y esta debe ser compartida por todos los equipos de la red. Para que un equipo no acapare la red es necesario emplear alguna técnica que controle el acceso al medio. 20  5. TIPOS DE REDES LAN. Atendiendo a la técnica de Acceso al Medio empleada podemos clasificar las redes LAN según dos criterios: Dónde se realiza el Control. Puede ser de dos tipos de esquema, Centralizado (existe un controlador central que organiza el acceso al medio) y Distribuido (todos los equipos realizan el control de acceso al medio basándose en unas reglas acordadas). El primero, permite un control de acceso más avanzado al emplear prioridades los equipos de la red no requieren coordinación y las funciones para “entenderse” entre son muy sencillas. Como desventaja el esquema centralizado tiene un elemento crítico que es el controlador central, si falla la red no funcionará. Este controlador si tiene que tratar multitud de peticiones de los equipos puede reducir las prestaciones de la red. 21  5. TIPOS DE REDES LAN. Cómo se realiza el Control. Puede ser de tres tipos diferentes de sus características y la topología presentada. Rotación Circular, los equipos de la red tienen asignado un turno para transmitir. Por lo que sólo el equipo del turno actual podrá transmitir. Si llegado su turno el equipo no tiene datos que transmitir. pasará su turno al siguiente equipo. Una vez que termina el turno de un equipo, este volverá a ponerse en la cola en último lugar, y volverá a esperar su turno antes de realizar una nueva transmisión. Ésta técnica puede llevarse a cabo empleando cualquiera de los esquemas anteriores. Con el Centralizado el controlador, antes de comenzar las transmisiones, preguntará a cada equipo de la red si quiere transmitir y la cantidad de datos que desea transmitir. Este proceso se denomina sondeo. Con el esquema Distribuido los equipos siempre tienen la misma posición y se pasan el turno de uno a otro. Ésta técnica se utiliza en redes en las que los equipos tienen 22 grandes necesidades de transmisión.  5. TIPOS DE REDES LAN. Reserva, en este caso el equipo que desea transmitir debe reservar un hueco para hacerlo. Cada hueco permite transmitir durante cierta cantidad de tiempo. Es útil para redes en las que los equipos requieren transmisiones continuas con gran cantidad de datos. Puede utilizar los dos esquemas. En el Centralizado el equipo que quiere transmitir debe comunicárselo al controlador para que éste anote su reserva. Con el Distribuido el orden de transmisión se hace por inicio de transmisión. Contienda, los equipos compiten por el uso de la red. Cuando la red está libre, el orden de transmisión se realiza atendiendo al equipo que antes ha comenzado a transmitir. Es útil en situaciones en las que los equipos realizan transmisiones cortas y eventuales. 23  5. TIPOS DE REDES LAN. Por último las redes LAN se clasifican teniendo en cuenta su Topología: Física. Indica la disposición física de los elemento de la red. Nos encontramos con topologías que ya hemos estudiado (Bus, Anillo, Estrella y Árbol) y con dos nuevas: Malla Completa, en ella cada nodo se conecta a todos los demás, de forma que los datos pueden viajar del nodo origen al destino siguiendo distintas rutas. Como ventaja tiene que si algún enlace falla como cada nodo está conectado físicamente a los demás siempre hay una ruta alternativa. El inconveniente es que el número de nodos que soporta es limitado. Mixta, es una mezcla de las anteriores. 24  5. TIPOS DE REDES LAN. Topología Lógica. Indica la forma en la que fluye la información. De esta forma sobre una misma topología física podemos implementar distintas topologías lógicas. 25 ESTÁNDARES IEEE 802.xx 6. ESTÁNDARES IEEE 802.xx. En febrero de 1980 se constituyó el comité 802, encargado de definir estándares para redes de área local y redes de área metropolitana. Los protocolos de IEEE 802xx definen un nivel Físico y un nivel de Enlace de Datos que se encuentran subdivididos en subnivel de Control de Acceso al medio (MAC) y un subnivel de Control de Enlace lógico (LLC). Destacan el.3, es el más usado en grupos de trabajo Ethernet; el.5 protocolo para topologías de anillo; el.11 para redes locales inalámbricas; el.15 para redes PAN y el.16 para grupos de trabajo para acceso a redes de banda ancha. IEEE 802.3 y Ethernet El protocolo Ethernet surgió por la propuesta de Xerox, DEC e Intel en los años 70 frente al monopolio que existía con el protocolo token ring de IBM. Fue tal el éxito de Ethernet que IEEE decidió estandarizar el protocolo. 27  6. ESTÁNDARES IEEE 802.xx. Nivel Físico Está diseñado para poder implementarse sobre distintos medios físicos con distinta velocidad de transmisión. Actualmente se alcanzan los 100 Gbps de velocidad de transmisión. Se utiliza banda base como tipo de codificación y par trenzado o fibra óptica como tipos de transmisión. Un ejemplo de estándar ampliamente usado es: 100Base-Tx regulado por el grupo IEEE 802.3u. Diseñado para operar a 100 Mbps sobre par trenzado categoría 5. Normalmente utiliza topología física en estrella y lógica en bus. Subnivel MAC El mecanismo de compartición del medio usado se basa en la contienda. Con este método se puede alcanzar una distancia máxima de 200 metros entre dos equipos conectados a un o dos hubs. En las cabeceras de las Tramas se usa una dirección física para indicar a qué nodo va dirigida la trama y una dirección física para indicar que nodo la generó. 28  6. ESTÁNDARES IEEE 802.xx. IEEE 802.11 y Wi-Fi Los orígenes de la norma se sitúan en 1999 cuando Nokia y Symbol Technologies crean la WECA que en 2003 se convierte en Wi-Fi Alliance. Su objetivo asegurar la compatibilidad entre equipos que usen la tecnología inalámbrica. En Wi-Fi una estación debe asociarse a una entidad conocida como conjunto de servicios básicos. (Basic Service Set, BSS). Esta asociación permitirá la transmisión de datos desde una estación a otra,. Para la asociación a un BSS se necesitan los siguientes parámetros: SSID: Identificador del conjunto de servicios básicos. Se trata de un nombre que se le asocia al BSS, es decir a la red Wi-Fi. Canal de radiofrecuencia utilizado. Es el medio a compartir. 29  6. ESTÁNDARES IEEE 802.xx. El estándar plantea dos modos de operación: Modo ad-hoc El medio compartido es el aire y no existe intermediario. Todas las estaciones utilizan el medio para dirigirse a todas las estaciones que tiene en su radio de cobertura. Todas ellas deberán contar con un interfaz Wi-fi. Sin embargo no necesita ningún dispositivo adicional. Modo BSS Está coordinado por una entidad denominada Punto de Acceso (AP). Todas las estaciones deberán asociarse al AP para poder acceder al BSS. Si una estación quiere transmitir datos a otra deberá hacerlo pasando por el punto de acceso. En este modo dos estaciones que no tengan cobertura entre sí, pueden transmitirse datos gracias al AP 30  6. ESTÁNDARES IEEE 802.xx. Los medios especificados por IEEE 802.11 son variados: diversas bandas de radiofrecuencia e infrarrojos. Sin embargo, los más utilizados son las bandas de uso sin licencia ISM (Industrial, Scientific, Medical), se trata de bandas de radiofrecuencia en las cuales no es preciso una licencia para transmitir siempre que el uso esté relacionado con fines médicos, industriales o científicos. Destacan: 31