Cisco - Tema 3 - Conexiones a La Red

Tema 3 Conexiones a la Red

Tema 3

CCNA Discovery – Discovery – José Daniel Márquez

Conexiones a la Red

Cada vez nos conectamos más a través de redes. Usuarios de todo el mundo se comunican por internet. Las conversaciones de los cafés pasan a las salas de chat. Los debates en línea continúan en la escuela. La existencia de tecnología eficaz y confiable permite que las redes estén disponibles donde y cuando las necesitemos. En este capítulo aprenderá como se produce la comunicación sobre la red y conocerá los distintos componentes que deben operar conjuntamente para que esta funcione.

3.1.1 ¿Qué es una Red?

Hay muchos tipos de redes r edes que proporcionan diferentes clases de servicios. En el transcurso de un día, una persona puede hacer una llamada telefónica, mirar un programa de televisión, escuchar la radio, buscar algo en Internet e incluso jugar un videojuego con alguien que se encuentra en otro país. Todas estas actividades dependen de redes sólidas y confiables. Las redes tienen la capacidad de conectar personas y equipos sin importar en qué lugar del mundo m undo se encuentren. Las personas utilizan redes sin pensar en cómo funcionan o cómo sería el mundo si las redes no existieran. Esta imagen de un aeropuerto muestra personas que están usando redes para compartir información, utilizar recursos y comunicarse con otras personas. En la escena se muestran varios tipos de redes. ¿Cuántas puede encontrar?

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La tecnología de comunicación en la década de los noventa, y antes, requería redes independientes y dedicadas para la transmisión de voz, vídeo y datos informáticos. Cada una de estas redes requería un tipo diferente de dispositivo para poder tener acceso a la red. Los teléfonos, los televisores y las computadoras utilizaban tecnologías específicas y diversas estructuras de redes dedicadas para comunicarse. Pero ¿qué pasaría si los usuarios desearan tener acceso a todos estos servicios de red de manera simultánea y posiblemente mediante un único dispositivo? Las nuevas tecnologías crean una nueva clase de red que proporciona más que un único tipo de servicio. A diferencia de las redes dedicadas, estas nuevas redes convergentes pueden proporcionar servicios de voz, vídeo y datos por el mismo canal de comunicación o la misma estructura de red. Los nuevos productos que entran al mercado aprovechan las capacidades de las redes de información convergentes. Ahora es posible ver transmisiones de vídeo en directo en la computadora, hacer llamadas telefónicas a través de Internet o realizar búsquedas en Internet mediante un televisor. Las redes convergentes lo hacen posible. En este curso, el término "red" hace referencia a estas nuevas redes de información convergentes que sirven para varios propósitos.

3.1.2 Ventajas de las Redes

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Hay redes de todo tamaño. Pueden P ueden ir desde redes simples, compuestas por dos computadoras, hasta redes que conectan millones de dispositivos. Las redes instaladas en oficinas pequeñas, hogares y oficinas hogareñas se conocen como redes SOHO (Small Office/Home Office). Las redes SOHO permiten compartir recursos, por ejemplo impresoras, documentos, imágenes y música, entre algunas computadoras locales. En las empresas, es posible utilizar redes grandes para publicitar y vender productos, hacer pedidos de insumos y comunicarse con los clientes. La comunicación a través de una red normalmente es más eficaz y económica que las formas de comunicación tradicionales, como puede ser el correo estándar o las llamadas telefónicas de larga distancia. Las redes permiten una comunicación rápida, por ejemplo, mediante el correo electrónico y la mensajería instantánea, y proporcionan consolidación, almacenamiento y acceso a la información que se encuentra en los servidores de una red. r ed. Las redes empresariales y SOHO con frecuencia proporcionan una conexión compartida a Internet. Internet es considerada la "red de redes" porque literalmente está compuesta por miles de redes conectadas entre sí. Los siguientes ejemplos muestran otros usos de las redes e Internet: 1. 2. 3. 4. 5.

Compartir archivos de música y vídeo Investigar y aprender en línea Conversar con amigos Planificar vacaciones Comprar regalos e insumos

¿Se le ocurre alguna otra manera en la que se pueden usar las redes e Internet en la vida cotidiana?

3.1.3 Componentes básicos de una Red Hay muchos componentes que pueden formar parte de una red, por ejemplo computadoras personales, servidores, dispositivos de networking y cables. Estos componentes se pueden agrupar en cuatro categorías principales: 1. 2. 3. 4.

Hosts Periféricos compartidos Dispositivos de networking Medios de networking

Los componentes de red más conocidos son los hosts y los periféricos compartidos. Los hosts son dispositivos que envían y reciben mensajes directamente a través de la red. Los periféricos compartidos no están conectados directamente a la red, sino a los hosts. Por lo tanto, el host es responsable de compartir el periférico a través de la red. Los hosts tienen 3


CCNA Discovery – José Daniel Márquez

software configurado a fin de permitir que los usuarios de la red utilicen los dispositivos periféricos conectados. Los dispositivos de red, así como los medios de networking, se utilizan para interconectar hosts. Algunos dispositivos pueden cumplir más de una función, según la manera en la que estén conectados. Por ejemplo: una impresora conectada directamente a un host (impresora local) es un periférico. Una impresora que está conectada directamente a un dispositivo de red y participa de forma directa en las comunicaciones de red es un host.

periferico eri erico host

host

host Dis ostivos de red periferico Dis ostivos de red host

host

1. Periféricos:

Los dispositivos periféricos compartidos no se comunican directamente a través de la red. Más bien, los periféricos utilizan el host al que están conectados para realizar todas las operaciones de red. Algunos ejemplos de periféricos compartidos pueden ser las cámaras, los escáneres y las impresoras conectadas localmente. 2. Hosts:

Los hosts envían y reciben tráfico de los usuarios. "Hosts" es un nombre genérico para la mayoria de los dispositivos de usuario final. Un host tiene una dirección IP de red. Las computadoras personales y las impresoras conectadas a la red son algunos ejemplos de hosts. 3. Dispositivos de red:

Los dispositivos de red se conectan a otros dispositivos, principalmente hosts. Estos dispositivos mueven y controlan el tráfico de la red. Los hubs, los switches y los routers son algunos ejemplos de dispositivos de red. 4. Medios de Red: Los medios de red proporcionan la conexion entre los hosts y los dispotivos de red. Los medios de red pueden ser tecnologias de conexion por cable, como los cables de cobre o la fibra optica, o pueden ser tecnologias inalambricas.

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3.1.4 Funciones de las computadoras en una Red Todas las computadoras conectadas a una red que participan directamente en las comunicaciones de la red se clasifican como hosts. Los hosts pueden enviar y recibir mensajes a través de la red. En las redes modernas, las computadoras que son hosts pueden actuar como clientes, servidores o ambos. El software instalado en la computadora determina cuál es la función que cumple la computadora. Los servidores son hosts con software instalado que les permite proporcionar información, por ejemplo correo electrónico o páginas Web, a otros hosts de la red. Cada servicio requiere un software de servidor diferente. Por ejemplo: para proporcionar servicios Web a la red, un host necesita un software de servidor Web. Los clientes son computadoras host que tienen instalado un software que les permite solicitar información al servidor y mostrar la información obtenida. Un explorador Web, como Internet Explorer, es un ejemplo de software cliente.

Dispostivos de red

1. Servidor y cliente Web:

El servidor Web ejecuta software de servidor, mientras que los clientes utilizan software de explorador, como Windows Internet Explorer, para obtener acceso a las páginas Web que se encuentran en el servidor.

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2. Servidor y cliente de Correo electrónico:

El servidor de correo electrónico ejecuta software de servidor, mientras que los clientes utilizan software cliente de correo electrónico, como Outlook, para obtener acceso a los mensajes de correo electrónico que se encuentran en el servidor. 3. Servidor y cliente de Archivos:

El servidor de archivos almacena los archivos, mientras que el dispositivo cliente obtiene acceso a ellos mediante software cliente, como el Explorador de Windows.

Una computadora con software de servidor puede prestar servicios a uno o varios clientes simultáneamente. Además, una sola computadora puede ejecutar varios tipos de software de servidor. En una oficina pequeña u hogareña, puede ser necesario que una computadora actúe como servidor de archivos, servidor Web y servidor de correo electrónico. Una sola computadora también puede ejecutar varios tipos de software cliente. Debe haber un software cliente por cada servicio requerido. Si un host tiene varios clientes instalados, puede conectarse a varios servidores de manera simultánea. Por ejemplo: un usuario puede leer su correo electrónico y ver una página Web mientras utiliza el servicio de mensajería instantánea y escucha la radio a través de Internet.

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3.1.5 Redes peer-to-peer El software de servidor y el de cliente normalmente se ejecutan en computadoras distintas, pero también es posible que una misma computadora cumpla las dos funciones a la vez. En pequeñas empresas y hogares, muchas computadoras funcionan como servidores y clientes en la red. Este tipo de red se denomina red peer-to-peer. La red peer-to-peer más sencilla consiste en dos computadoras conectadas directamente mediante una conexión por cable o inalámbrica. También es posible conectar varias PC para crear una red peer-to-peer más grande, pero para hacerlo se necesita un dispositivo de red, como un hub, para interconectar las computadoras. La principal desventaja de un entorno peer-to-peer es que el rendimiento de un host puede verse afectado si éste actúa como cliente y servidor a la vez. En empresas más grandes, en las que el tráfico de red puede ser intenso, con frecuencia es necesario tener servidores dedicados para poder responder a la gran cantidad de solicitudes de servicio. Ventajas de las redes peer-to-peer:  Fáciles de configurar  Menor complejidad  Menor costo porque probablemente no necesite dispositivos de red ni servidores dedicados  Se pueden utilizar para tareas simples, como transferir archivos y compartir impresoras. Desventajas de las redes peer-to-peer:  No hay una administración centralizada  No son tan seguras  No son escalables  Todos los dispositivos pueden actuar como cliente y como servidor, lo que puede reducir el rendimiento

3.1.6 Topologías de Red En una red simple, compuesta por sólo algunas computadoras, es sencillo visualizar cómo se conectan los diferentes componentes. A medida que las redes crecen, es más difícil recordar la ubicación de cada componente y cómo está conectado a la red. Las redes conectadas por cable requieren mucho cableado y varios dispositivos de red para proporcionar conectividad a todos los hosts de la red. Cuando se instala una red, se crea un mapa de la topología física para registrar dónde está ubicado cada host y cómo está conectado a la red. El mapa de la topología física también muestra dónde están los cables y las ubicaciones de los dispositivos de networking que 7



conectan los hosts. En estos mapas de la topología, se utilizan íconos para representar los dispositivos físicos reales. Es muy importante mantener y actualizar los mapas de la topología física para facilitar futuras tareas de instalación y resolución de problemas. Además del mapa de la topología física, a veces es necesario tener también una representación lógica de la topología de red. Un mapa de la topología lógica agrupa los hosts según el uso que hacen de la red, independientemente de la ubicación física que tengan. En el mapa de la topología lógica se pueden registrar los nombres de los hosts, las direcciones, la información de los grupos y las aplicaciones. Los gráficos ilustran la diferencia entre los mapas de topología lógica y física.

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3.2.1 Origen, canal y destino El propósito principal de toda red es proporcionar un método para comunicar información. Desde los primeros seres humanos primitivos hasta los científicos más avanzados de la actualidad, compartir información con otros es crucial para el avance de la humanidad. Toda comunicación comienza con un mensaje, o información, que debe enviarse de una persona a otra o de un dispositivo a otro. Los métodos utilizados para enviar, recibir e interpretar mensajes cambian a medida que la tecnología avanza. Todos los métodos de comunicación tienen tres elementos en común. El primero de estos elementos es el origen del mensaje, o emisor. El origen de un mensaje puede ser una persona o un dispositivo electrónico que necesite comunicar un mensaje a otros individuos o dispositivos. El segundo elemento de la comunicación es el destino, o receptor, del mensaje. El receptor recibe el mensaje y lo interpreta. El tercer elemento, llamado canal, proporciona el camino por el que el mensaje viaja desde el origen hasta el destino.

3.2.2 Reglas de la Comunicación En cualquier conversación entre dos personas hay muchas reglas, o protocolos, que los dos participantes deben respetar para que el mensaje se transmita y se comprenda correctamente. Entre los protocolos necesarios para una comunicación humana satisfactoria, se encuentran:      

Identificación del emisor y el receptor Medio o canal de comunicación acordado (en persona, teléfono, carta, fotografía) Modo de comunicación adecuado (hablado, escrito, ilustrado, interactivo o de una vía) Idioma común Gramática y estructura de las oraciones Velocidad y momento de entrega

Imagine qué ocurriría si no hubiera protocolos o reglas que controlaran la manera en la que las personas se comunican. Los protocolos son específicos de las características del origen, el canal y el destino del mensaje. Las reglas utilizadas para comunicarse a través de un medio (por ejemplo, una llamada telefónica) no son necesariamente las mismas que las que se utilizan para comunicarse a través de otro medio (por ejemplo, una carta).

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Los protocolos definen los detalles de la transmisión y la entrega de mensajes. Entre estos detalles se incluyen los siguientes aspectos:      

Formato de mensaje Tamaño del mensaje Sincronización Encapsulación Codificación Patrón estándar del mensaje

Muchos de los conceptos y las reglas que hacen que la comunicación humana sea confiable y comprensible también se aplican a la comunicación entre computadoras.

3.2.3 Codificación de los mensajes Uno de los primeros pasos para enviar un mensaje es codificarlo. Las palabras escritas, las imágenes y los idiomas orales utilizan un conjunto único de códigos, sonidos, gestos o símbolos para representar las ideas que se desea compartir. La codificación es el proceso que consiste en convertir ideas en el idioma, los símbolos o los sonidos necesarios para poder efectuar la transmisión. La decodificación revierte este pro ceso para interpretar la idea. Imagine que una persona está mirando el atardecer y luego llama a otra persona para contarle la belleza de la puesta del sol. Para comunicar el mensaje, el emisor primero debe convertir en palabras, o codificar, sus ideas y percepciones acerca del atardecer. Las palabras se articulan a través del teléfono utilizando los sonidos y las inflexiones del lenguaje oral que transmiten el mensaje. En el otro extremo de la línea telefónica, la persona que está escuchando la descripción recibe los sonidos y los decodifica para visualizar la imagen del atardecer descrita por el emisor. En la comunicación entre computadoras también hay codificación. La codificación entre hosts debe tener el formato adecuado para el medio. El host emisor, primero convierte en bits los mensajes enviados a través de la red. Cada bit se codifica en un patrón de sonidos, ondas de luz o impulsos electrónicos, según el medio de red a través del cual se transmitan los bits. El host de destino recibe y decodifica las señales para interpretar el mensaje.

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3.2.4 Formato del mensaje Cuando se envía un mensaje desde el origen hacia el destino, se debe utilizar un formato o estructura específico. Los formatos de los mensajes dependen del tipo de mensaje y el canal que se utilice para entregar el mensaje. La escritura de cartas es una de las formas más comunes de comunicación humana por escrito. Durante siglos, el formato aceptado para las cartas personales no ha cambiado. En muchas culturas, una carta personal contiene los siguientes elementos:     

Un identificador del destinatario Un saludo El contenido del mensaje Una frase de cierre Un identificador del emisor

Además de tener el formato correcto, la mayoría de las cartas personales también debe colocarse, o encapsularse, en un sobre para la entrega. El sobre tiene la dirección del emisor y la del receptor, cada una escrita en el lugar adecuado del sobre. Si la dirección de destino y el formato no son correctos, la carta no se entrega. El proceso que consiste en colocar un formato de mensaje (la carta) dentro de otro formato de mensaje (el sobre) se denomina encapsulación. Cuando el destinatario revierte este proceso y quita la carta del sobre se produce la desencapsulación del mensaje. La persona que escribe la carta utiliza un formato aceptado para asegurarse de que la carta se entregue y de que el destinatario la comprenda. De la misma manera, un mensaje que se envía a través de una red de computadoras sigue reglas de formato específicas para que pueda ser entregado y procesado. De la misma manera en la que una carta se encapsula en un sobre para la entrega, los mensajes de las computadoras también deben encapsularse. Cada mensaje de computadora se encapsula en un formato específico, llamado trama, antes de enviarse a través de la red. Una trama actúa como un sobre: proporciona la dirección del destino y la dirección del host de origen. El formato y el contenido de una trama están determinados por el tipo de mensaje que se envía y el canal que se utiliza para enviarlo. Los mensajes que no tienen el formato correcto no se pueden enviar al host de destino o no pueden ser procesados por éste.

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3.2.5 Tamaño del Mensaje Imagine cómo sería leer este curso si todo el contenido apareciera como una sola oración larga; no sería fácil de comprender. Cuando las personas se comunican, los mensajes que envían, normalmente, están divididos en fragmentos más pequeños u oraciones. El tamaño de estas oraciones se limita a lo que el receptor puede procesar por vez. Una conversación individual puede estar compuesta por muchas oraciones más pequeñas para asegurarse de que cada parte del mensaje sea recibida y comprendida. De manera similar, cuando se envía un mensaje largo de un host a otro a través de una red, es necesario separarlo en partes más pequeñas. Las reglas que controlan el tamaño de las partes, o tramas que se comunican a través de la red, son muy estrictas. También pueden ser diferentes, de acuerdo con el canal utilizado. Las tramas que son demasiado largas o demasiado cortas no se entregan. Las restricciones de tamaño de las tramas requieren que el host de origen divida un mensaje largo en fragmentos individuales que cumplan los requisitos de tamaño mínimo y máximo. Cada fragmento se encapsula en una trama separada con la información de la dirección y se envía a través de la red. En el host receptor, los mensajes se desencapsulan y se vuelven a unir para su procesamiento e interpretación.

3.2.6 Sincronización del Mensaje Un factor que afecta la correcta recepción y comprensión del mensaje es la sincronización. Las personas utilizan la sincronización para determinar cuándo hablar, la velocidad con la que lo harán y cuánto tiempo deben esperar una respuesta. Son las reglas de la participación. 1. Método de acceso

El método de acceso determina en qué momento alguien puede enviar un mensaje. Estas reglas de sincronización se basan en el contexto. Por ejemplo: tal vez usted pueda hablar cada vez que quiera decir algo. En este contexto, una persona debe esperar hasta que nadie más esté hablando antes de comenzar a hablar. Si dos personas hablan a la vez, se produce una colisión de información, y es necesario que ambos se detengan y vuelvan a comenzar. Estas reglas garantizan que la comunicación sea satisfactoria. De manera similar, las computadoras deben definir un método de acceso. Los hosts de una red necesitan un método de acceso para saber cuándo comenzar a enviar mensajes y cómo responder cuando se produce algún error. 2. Control del flujo

La sincronización también afecta la cantidad de información que se puede enviar y la velocidad con la que puede entregarse. Si una persona habla demasiado rápido, la otra persona tendrá dificultades para escuchar y comprender el mensaje. La persona que recibe el mensaje debe solicitar al emisor que disminuya la velocidad. En las comunicaciones de redes, un host emisor puede transmitir mensajes a una velocidad mayor que la que puede recibir y procesar el host 12



de destino. Los hosts de origen y destino utilizan el control del flujo para negociar la sincronización correcta a fin de que la comunicación sea exitosa. 3. Tiempo de espera de la respuesta

Si una persona hace una pregunta y no escucha una respuesta antes de un tiempo aceptable, la persona supone que no habrá ninguna respuesta y reacciona en consecuencia. La persona puede repetir la pregunta o puede continuar la conversación. Los hosts de las redes también tienen reglas que especifican cuánto tiempo deben esperar una respuesta y qué deben hacer si se agota el tiempo de espera para la respuesta.

3.2.7 Patrones de mensajes En algunos casos, una persona desea comunicar información a un solo individuo. Otras veces, esa persona puede necesitar enviar información a un grupo de personas simultáneamente o, incluso, a todas las personas de un área. Una conversación entre dos personas es un ejemplo de un patrón de comunicación de uno a uno. Cuando es necesario que un grupo de destinatarios reciba un mismo mensaje de manera simultánea, se necesita un patrón de mensaje de uno a varios o de uno a todos. También puede ocurrir que el emisor de un mensaje necesite asegurarse de que el mensaje se haya entregado correctamente al destino. En estos casos, es necesario que el receptor envíe una confirmación al emisor. Si no se necesita ninguna confirmación, se dice que el patrón del mensaje es "sin confirmación". Los hosts de una red utilizan patrones de mensajes similares para comunicarse. Los patrones de mensajes de uno a uno se denominan unicast, que significa que el mensaje tiene sólo un destinatario. Si un host necesita enviar mensajes mediante un patrón de uno a varios, éste se denomina multicast. Multicasting es el envío de un mismo mensaje a un grupo de hosts de destino de manera simultánea. Si es necesario que todos los hosts de la red reciban el mensaje a la vez, se utiliza el método de broadcast. El broadcasting representa un patrón de mensaje de uno a todos. Además, los hosts tienen requisitos para los mensajes con confirmación que son diferentes de los requisitos para los mensajes sin confirmación.

3.2.8 Uso de los protocolos en la comunicación Todas las comunicaciones, tanto humanas como informáticas, están regidas por reglas preestablecidas o protocolos. Estos protocolos están determinados por las características del origen, el canal y el destino. En función del origen, el canal y el destino, los protocolos definen

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los detalles relacionados con el formato del mensaje, el tamaño del mensaje, la sincronización, la encapsulación, la codificación y el patrón estándar del mensaje.

3.3.1 Importancia de los Protocolos Las computadoras, al igual que los seres humanos, utilizan reglas o protocolos para comunicarse. Los protocolos son sumamente importantes en una red local. En un entorno conectado por cables, una red local se define como un área en donde todos los hosts deben "hablar el mismo idioma" o, en términos informáticos, "compartir un mismo protocolo". Si todas las personas de una misma sala hablaran idiomas diferentes, no podrían comunicarse. De manera similar, si los dispositivos de una red local no utilizaran los mismos protocolos, no podrían comunicarse. El conjunto de protocolos más frecuente en las redes locales conectadas por cable es Ethernet. El protocolo Ethernet define muchos aspectos de la comunicación a través de la red local, entre ellos: formato del mensaje, tamaño del mensaje, sincronización, codificación y patrones del mensaje.

3.3.2 Estandarización de los protocolos En los comienzos del networking, cada fabricante utilizaba sus propios métodos para la interconexión de los dispositivos de red y los protocolos de networking. Los equipos de un fabricante no podían comunicarse con los equipos de otro fabricante.

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A medida que se generalizó el uso de las redes, se desarrollaron estándares que definían las reglas con las que operaban los equipos de red de los diferentes fabricantes. Los estándares resultan beneficiosos para las redes de muchas maneras:      

Facilitan el diseño Simplifican el desarrollo de productos Promueven la competencia Proporcionan interconexiones coherentes Facilitan la capacitación Proporcionan más opciones de fabricantes a los clientes

No hay un protocolo oficial estándar para las redes locales, pero con el tiempo, una tecnología, Ethernet, se volvió más habitual que las demás. Se convirtió en un estándar de hecho. El Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE) lleva un control de los estándares de networking, incluidos los estándares Ethernet e inalámbricos. Los comités del IEEE son responsables de aprobar y mantener los estándares para conexiones, requisitos de medios y protocolos de comunicación. A cada estándar de tecnología se le asigna un número que hace referencia al comité que es responsable de aprobar y mantener el estándar. El comité responsable de los estándares de Ethernet es el 802.3. Desde la creación de Ethernet en 1973, los estándares han evolucionado para especificar versiones más rápidas y flexibles de la tecnología. Esta capacidad que tiene Ethernet de evolucionar con el paso del tiempo es una de las principales razones por las que se ha popularizado. Cada versión de Ethernet tiene un estándar asociado. Por ejemplo: 802.3 100BASE-T representa los estándares Ethernet de 100 Megabits que utilizan cables de par trenzado. La notación del estándar se traduce de la siguiente manera:   

100 es la velocidad en Mbps. BASE significa transmisión de banda base. La T representa el tipo de cable, en este caso par trenzado.

Las primeras versiones de Ethernet eran relativamente lentas, con una velocidad de 10 Mbps. Las últimas versiones de Ethernet funcionan a 10 Gigabits por segundo e incluso más rápido. Imagine cuánto más rápidas son estas nuevas versiones que las redes Ethernet originales.

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3.3.3 Direccionamiento físico

Toda comunicación requiere una manera de identificar el origen y el destino. El origen y el destino en las comunicaciones humanas se representan con nombres. Cuando se pronuncia un nombre, la persona con ese nombre escucha el mensaje y responde. Otras personas que se encuentren en la habitación pueden escuchar el mensaje, pero como no está dirigido a ellas, simplemente lo ignoran. En las redes Ethernet, existe un método similar para identificar los hosts de origen y de destino. Cada host conectado a una red Ethernet recibe una dirección física que sirve para identificar el host en la red. Se asigna una dirección física a cada interfaz de red Ethernet en el momento de su creación. Esta dirección se conoce como dirección de Control de acceso al medio (MAC). La dirección MAC identifica cada host de origen y de destino de la red. Las redes Ethernet utilizan cables, lo que significa que hay un cable de cobre o de fibra óptica que conecta los hosts y los dispositivos de networking. Es el canal que se utiliza para las comunicaciones entre los hosts. Cuando un host de una red Ethernet se comunica, envía tramas que contienen su propia dirección MAC como origen y la dirección MAC del destinatario. Todos los hosts que reciban la trama la decodificar y leerán la dirección MAC de destino. Si la dirección MAC de destino coincide con la dirección configurada en la NIC, el host procesa el mensaje y lo almacena para que lo utilice la aplicación del host. Si la dirección MAC de destino no coincide con la dirección MAC del host, la NIC simplemente omite el mensaje.

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3.3.4 Comunicación Ethernet Los estándares del protocolo Ethernet definen muchos aspectos de la comunicación de las redes, incluidos el formato de la trama, el tamaño de la trama, la sincronización y la codificación. Cuando se envían mensajes entre hosts a través de una red Ethernet, los hosts asignan un formato a los mensajes según la configuración de trama que especifican los estándares. Las tramas también se conocen como unidades de datos de protocolo (PDU). El formato para las tramas de Ethernet especifica la ubicación de las direcciones MAC de destino y de origen, e información adicional que incluye:    

Preámbulo para el secuenciamiento y la sincronización Delimitador de inicio de trama Longitud y tipo de trama Secuencia de verificación de trama para detectar errores de transmisión

El tamaño de las tramas de Ethernet está restringido a un máximo de 1518 bytes y un mínimo de 64 bytes. Las tramas que no cumplen con estas limitaciones no son procesadas por los hosts receptores. Además de los formatos, los tamaños y la sincronización de las tramas, los estándares Ethernet definen cómo se codifican en el canal los bits que conforman las tramas. Los bits se transmiten como impulsos eléctricos a través de cables de cobre o como impulsos de luz a través de cables de fibra óptica.

1. Preámbulo:

Patron definido de bits 0 y 1 alternados utilizado para sincronizar la temporización 2. SPD - Delimitador de inicio de trama:

Marca el final de la informacion de temporizacion y el inicio de la trama 3. Dirección MAC de destino:

Este campo contiene la direccion MAC de destino (receptor). Esta direccion puede ser unicast (un host especifico), multicast (un grupo de hosts) o broadcast (todos los hosts de la red) 4. Dirección MAC origen:

Este campo contiene la direcion MAC de origen (emisor). Esta es la direccion unicast del nodo de Ethernet que transmitio la trama.

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5. Longitud/Tipo:

El campo Longitud/tipo admite dos usos diferentes. Un valor de tipo indica que protocolo recibira los datos. La longitud indica la cantidad de bytes de datos que sigue este campo. 6. Datos encapsulados:

El campo Datos contiene el paquete de informacion que se esta enviando. Ethernet exige que cada trama sea de 64 a 1518 bytes. 7. FCS:

La FCS contiene un valor de 4 bytes creado por el dispositivo que envia los datos y recalculado por el dispositivo de destino para verificar la existencia de tramas dañadas.

3.3.5 Diseño jerárquico de las redes Ethernet Imagine lo difícil que sería la comunicación si la única manera de enviar un mensaje a alguien fuera utilizar el nombre de la persona. Si no hubiera direcciones, ciudades, pueblos o países, la entrega del mensaje a una persona específica en algún lugar del mundo sería prácticamente imposible. En una red Ethernet, la dirección MAC del host es similar al nombre de una persona. Una dirección MAC indica la identidad individual de un host específico, pero no indica en qué lugar de la red se encuentra el host. Si todos los hosts de Internet (más de 400 millones) estuvieran identificados por una dirección MAC única, imagine lo difícil que sería localizar uno en particular. Además, la tecnología Ethernet genera una gran cantidad de tráfico de broadcast para que los hosts se comuniquen. Los broadcasts se envían a todos los hosts de una única red. Los broadcasts consumen ancho de banda y afectan el rendimiento de la red. ¿Qué ocurriría si los millones de hosts conectados a Internet estuvieran todos en una red Ethernet y utilizaran broadcasts? Por estos dos motivos, no es eficaz utilizar grandes redes Ethernet con muchos hosts. Es mejor dividir las redes más grandes en partes más pequeñas y fáciles de administrar. Una manera de dividir redes grandes es utilizar un modelo de diseño jerárquico. En el área de networking, el diseño jerárquico se utiliza para agrupar dispositivos en varias redes organizadas mediante un enfoque en capas. Se trata de grupos más pequeños y fáciles de administrar que permiten que el tráfico local siga siendo local. Sólo el tráfico que está destinado a otras redes se transfiere a una capa superior.

Un diseño jerárquico en capas proporciona una mayor eficacia, la optimización de las funciones y una mayor velocidad. Permite ampliar la red según sea necesario, ya que es posible agregar redes locales adicionales sin afectar el rendimiento de las redes existentes. 18



El diseño jerárquico tiene tres capas básicas:   

Capa de acceso: proporciona conexiones a los hosts en una red Ethernet local. Capa de distribución: interconecta las redes locales más pequeñas. Capa core: conexión de alta velocidad entre dispositivos de la capa de distribución. (ver gráfico 3.3.7)

Con este nuevo diseño jerárquico, se necesita un esquema de direccionamiento lógico que pueda identificar la ubicación de un host. Éste es el esquema de direccionamiento del protocolo de Internet (IP).

3.3.6 Direccionamiento lógico

El nombre de una persona generalmente no cambia. Por otro lado, la dirección de una persona indica dónde vive esa persona y puede cambiar. En un host, la dirección MAC no cambia; está físicamente asignada a la NIC del host y se conoce como dirección física. La dirección física es siempre la misma, independientemente del lugar de la red en donde se encuentre el host. La dirección IP es similar a la dirección de una persona. Se conoce como dirección lógica porque está asignada lógicamente en función de la ubicación del host. La dirección IP o dirección de red es asignada a cada host por un administrador de la red en función de la red local. Las direcciones IP contienen dos partes. Una parte identifica la red local. La porción de red de la dirección IP será la misma para todos los hosts conectados a la misma red local. La segunda parte de la dirección IP identifica el host individual. En la misma red local, la porción de host de la dirección IP es única para cada host. 19



Para que una computadora pueda comunicarse en una red jerárquica, se necesitan tanto la dirección MAC física como la dirección IP lógica, de la misma manera en la que se necesitan el nombre y la dirección de una persona para poder enviarle una carta.

3.3.7 Dispositivos y capas de acceso y distribución

El tráfico IP se administra en función de las características de cada una de las tres capas y los dispositivos asociados a ellas: capa de acceso, capa de distribución y capa core. La dirección IP se utiliza para determinar si el tráfico debe seguir siendo local o si debe pasar a las otras capas de la red jerárquica. 1. Capa de acceso

La capa de acceso proporciona un punto de conexión a la red para los dispositivos de los usuarios finales y permite que varios hosts se conecten a otros a través de un dispositivo de red, por lo general un hub o un switch. Normalmente, la porción de red de la dirección IP será la misma para todos los dispositivos de una misma capa de acceso. Si un mensaje está destinado a un host local, según se indique en la porción de red de la dirección IP, el mensaje permanecerá en el nivel local. Si está destinado a una red diferente, pasa a la capa de distribución. Los hubs y los switches proporcionan la conexión a los dispositivos de la capa de distribución, normalmente un router. 2. Capa de distribución

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La capa de distribución proporciona un punto de conexión para redes independientes y controla el flujo de información entre las redes. Por lo general contiene switches más sólidos que los de la capa de acceso, además de routers para el enrutamiento entre redes. Los dispositivos de la capa de distribución controlan el tipo y la cantidad de tráfico que circula desde la capa de acceso hasta la capa core. 3. Capa core

La capa core es una capa de backbone de alta velocidad con conexiones redundantes (de respaldo). Es la encargada de transportar grandes cantidades de datos entre diferentes redes finales. Los dispositivos de la capa core suelen incluir switches y routers de alta velocidad muy eficaces. El objetivo principal de la capa core es transportar los datos con rapidez.

3.4.1 Capa de acceso La capa de acceso es el nivel más básico de la red. Es la parte de la red que permite a las personas obtener acceso a otros hosts y a archivos e impresoras compartidos. La capa de acceso está compuesta por dispositivos host y por la primera línea de dispositivos de networking a los que están conectados. Los dispositivos de networking nos permiten conectar muchos hosts entre sí y proporcionarles acceso a los servicios ofrecidos a través de la red. A diferencia de una red simple, compuesta por dos hosts conectados por un solo cable, en la capa de acceso cada host está conectado a un dispositivo de networking. En el gráfico se muestra este tipo de conectividad. En una red Ethernet, cada host puede conectarse directamente a un dispositivo de networking de la capa de acceso mediante un cable punto a punto. Estos cables se fabrican de acuerdo con estándares específicos de Ethernet. Cada cable se conecta a una NIC del host y luego a un puerto del dispositivo de networking. Hay varios tipos de dispositivos de networking que se pueden utilizar para conectar hosts en la capa de acceso, entre ellos los hubs y los switches Ethernet.

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3.4.2 Función de los Hubs

Un hub es un tipo de dispositivo de networking que se instala en la capa de acceso de una red Ethernet. Los hubs tienen varios puertos que se utilizan para conectar hosts a la red. Los hubs son dispositivos simples que no tienen la tecnología electrónica necesaria para decodificar los mensajes enviados entre los hosts de la red. Los hubs no pueden determinar qué host debe recibir un mensaje en particular. El hub simplemente acepta señales electrónicas de un puerto y regenera (o repite) el mismo mensaje y lo envía a todos los demás puertos. Recuerde que la NIC de un host sólo acepta mensajes dirigidos a la dirección MAC correcta. Los hosts omiten los mensajes que no están dirigidos a ellos. Sólo el host especificado en la dirección de destino del mensaje procesa el mensaje y responde al emisor. Todos los puertos del hub Ethernet se conectan al mismo canal para enviar y recibir mensajes. Como todos los hosts deben compartir el ancho de banda disponible en ese canal, los hubs se conocen como dispositivos con ancho de banda compartido. Sólo es posible enviar un mensaje por vez por un hub Ethernet. Puede ocurrir que dos o más hosts conectados a un mismo hub intenten enviar un mensaje al mismo tiempo. Si esto ocurre, las señales electrónicas que componen los mensajes colisionan en el hub. Una colisión hace que los mensajes se vuelvan confusos y que los hosts no puedan leerlos. Los hubs no decodifican los mensajes; por lo tanto, no detectan que el mensaje es confuso y lo reenvían por todos los puertos. El área de la red en donde un host puede recibir un mensaje confuso como resultado de una colisión se conoce como dominio de colisiones. Dentro de un dominio de colisiones, cuando un host recibe un mensaje confuso, detecta que se produjo una colisión. Cada host emisor espera un tiempo breve e intenta enviar o retransmitir el mensaje nuevamente. A medida que aumenta la cantidad de hosts conectados al hub, también aumenta la probabilidad de que ocurran colisiones. Una mayor cantidad de 22



colisiones genera una mayor cantidad de retransmisiones. Una cantidad excesiva de retransmisiones puede congestionar la red y reducir la velocidad del tráfico. Por este motivo, es necesario limitar el tamaño del dominio de colisiones.

3.4.3 Función de los switches

Un switch Ethernet es un dispositivo que se utiliza en la capa de acceso. Al igual que los hubs, los switches conectan varios hosts a la red. Sin embargo, a diferencia de los hubs, los switches pueden enviar un mensaje a un host específico. Cuando un host envía un mensaje a otro host conectado al switch, el switch acepta y decodifica las tramas para leer la parte de la dirección física (MAC) del mensaje. En el switch hay una tabla, llamada tabla de direcciones MAC, que contiene una lista de todos los puertos activos y las direcciones MAC de los hosts que están conectados al switch. Cuando se envía un mensaje entre hosts, el switch verifica si la dirección MAC de destino está en la tabla. Si está, el switch establece una conexión temporal, llamada circuito, entre el puerto de origen y el puerto de destino. El nuevo circuito proporciona un canal dedicado mediante el cual los dos hosts pueden comunicarse. Los demás hosts conectados al switch no comparten el ancho de banda de este canal y no reciben mensajes que no están dirigidos a ellos. Para cada nueva conversación entre hosts se crea un nuevo circuito. Estos circuitos separados permiten que haya varias conversaciones a la vez sin que se produzcan colisiones. ¿Qué ocurre cuando el switch recibe una trama dirigida a un nuevo host que todavía no está en la tabla de direcciones MAC? Si la dirección MAC de destino no está en la tabla, el switch no tiene la información necesaria para crear un circuito individual. Cuando el switch no puede determinar dónde se encuentra el host de destino, utiliza un proceso denominado flooding para enviar el mensaje a todos los hosts conectados. Cada host compara la dirección 23



MAC de destino del mensaje con su propia dirección MAC, pero sólo el host con la dirección de destino correcta procesa el mensaje y responde al emisor. ¿Cómo se incorpora la dirección MAC de un nuevo host a la tabla de direcciones MAC? Para crear la tabla de direcciones MAC, los switches examinan la dirección MAC de origen de cada trama que se envía entre los hosts. Cuando un host envía un mensaje o responde a un mensaje enviado por flooding, el switch inmediatamente aprende la dirección MAC de ese host y el puerto al que está conectado. La tabla se actualiza de manera dinámica cada vez que el switch lee una nueva dirección MAC de origen. De esta manera, el switch aprende con rapidez las direcciones MAC de todos los hosts conectados. A veces es necesario conectar otro dispositivo de networking, como un hub, a un puerto del switch. Esto se hace para aumentar la cantidad de hosts que pueden conectarse a la red. Cuando se conecta un hub a un puerto del switch, éste asocia las direcciones MAC de todos los hosts conectados a ese hub con el puerto del switch. Ocasionalmente, un host del hub conectado envía un mensaje a otro host conectado al mismo hub. En este caso, el switch recibe la trama y consulta la tabla para ver dónde está ubicado el host de destino. Si el host de origen y el de destino se encuentran en el mismo puerto, el switch descarta el mensaje. Cuando un hub se conecta al puerto de un switch, existe la probabilidad de que haya colisiones en el hub. El hub reenvía los mensajes dañados resultantes de una colisión a todos los puertos. El switch recibe el mensaje confuso, pero a diferencia del hub, los switches no reenvían los mensajes que se dañaron a causa de la colisión. Como consecuencia, cada puerto del switch crea un dominio de colisiones individual. Esto es algo positivo. Cuanto menor es la cantidad de hosts que hay en un dominio de colisiones, menor es la probabilidad de que ocurra una colisión.

3.4.4 Mensajería de broadcast Cuando los hosts se conectan por medio de un hub o un switch, se crea una única red local. Dentro de la red local, con frecuencia es necesario que un host pueda enviar mensajes a todos los demás hosts simultáneamente. Esto puede hacerse mediante un tipo de mensaje conocido como broadcast. Los broadcasts son útiles cuando un host necesita buscar información sin saber exactamente cuál de los demás hosts puede proporcionarla o cuando un host desea proporcionar información a todos los demás hosts dentro de la red de manera oportuna. Un mensaje puede contener sólo una dirección MAC de destino. Entonces, ¿cómo es posible que un host se comunique con cada uno de los demás hosts de la red local sin enviar un mensaje individual a cada MAC? Para solucionar este problema, los mensajes de broadcast se envían a una dirección MAC única que es reconocida por todos los hosts. La dirección MAC de broadcast es en realidad una dirección de 48 bits formada por unos en su totalidad. Debido a su longitud, las direcciones MAC normalmente se representan en notación hexadecimal. La dirección MAC de broadcast 24



en notación hexadecimal es FFFF.FFFF.FFFF. Cada F de la notación hexadecimal representa cuatro unos de la dirección binaria. Cuando un host recibe un mensaje dirigido a la dirección de broadcast, lo acepta y lo procesa como si estuviera dirigido directamente a él. Cuando un host envía un mensaje de broadcast, los hubs y los switches lo reenvían a cada host conectado dentro de la misma red local. Por este motivo, las redes locales también se denominan dominio de broadcast. Si hay demasiados hosts conectados al mismo dominio de broadcast, el tráfico de broadcast puede volverse excesivo. El número de hosts y la cantidad de tráfico de red que admiten las redes locales están limitados por las capacidades de los hubs y los switches utilizados para conectarlas. A medida que la red crece y se agregan nuevos hosts, aumenta el tráfico de la red (incluido el tráfico de broadcast). A menudo es necesario dividir una red local o dominio de broadcast en varias redes para mejorar el rendimiento.

3.4.6 MAC e IP En una red Ethernet local, una NIC sólo acepta una trama si la dirección de destino es la dirección MAC de broadcast o si corresponde a la dirección MAC de la NIC. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones de la red utiliza la dirección IP lógica de destino para identificar la ubicación de los servidores y los clientes. ¿Qué ocurre si el host emisor sólo tiene la dirección IP lógica del host de destino? ¿Cómo hace el host emisor para determinar qué dirección MAC de destino debe incluir en la trama? 25



El host emisor puede utilizar un protocolo IP denominado protocolo de resolución de direcciones (ARP) para determinar la dirección MAC de cualquiera de los hosts de la misma red local.

3.4.7 Protocolo de resolución de direcciones (ARP) El ARP utiliza un proceso de tres pasos para determinar y almacenar la dirección MAC de un host que se encuentre en la red local cuando conoce sólo la dirección IP del host. 1. El host emisor crea una trama dirigida a una dirección MAC de broadcast y la envía. En la trama hay un mensaje con la dirección IP del host de destino que se desea encontrar. 2. Cada host de la red recibe la trama de broadcast y compara la dirección IP del mensaje con su dirección IP configurada. El host con la dirección IP coincidente envía su dirección MAC al host emisor original. 3. El host emisor recibe el mensaje y almacena la información de la dirección MAC y la dirección IP en una tabla, denominada tabla ARP. Una vez que el host emisor tiene la dirección MAC del host de destino en la tabla ARP, puede enviar tramas directamente al destino sin realizar una solicitud de ARP

3.5.1 Capa de distribución A medida que las redes crecen, con frecuencia es necesario dividir una red local en varias redes de capa de acceso. Hay muchas maneras de dividir redes según diferentes criterios, incluyendo:    

Ubicación física Función lógica Requisitos de seguridad Requisitos de aplicación

La capa de distribución conecta estas redes locales independientes y controla el tráfico que circula entre ellas. Es responsable de garantizar que el tráfico entre los hosts de la red local siga siendo local. Sólo se transfiere el tráfico que está destinado a otras redes. La capa de distribución también puede filtrar el tráfico entrante y saliente para administrar la seguridad y el tráfico. Los dispositivos de networking que conforman la capa de distribución están diseñados para interconectar redes, no hosts individuales. Los hosts individuales se conectan a la red a través de los dispositivos de la capa de acceso, como hubs y switches. Los dispositivos de la capa de acceso se conectan entre sí a través de dispositivos de la capa de distribución, como routers. 26



1. Contención de broadcast

Los routers de la capa de distribución pueden limitar el envió de broadcasts a la red local donde se deben escuchar. Aunque los broadcasts son necesarios, si hay demasiados hosts conectados a la misma red local es posible que se genere un tráfico excesivo de broadcasts y que disminuya la velocidad de la red 2. Seguridad

Los routers de la capa de distribución pueden separar y proteger ciertos grupos de computadoras donde reside la información confidencial. Los routers también pueden ocultar las direcciones de las computadoras internas al mundo exterior para evitar ataques y pueden controlar que usuarios pueden ingresar en la red local o salir de ella. 3. Ubicaciones

Los routers de la capa de distribución se pueden utilizar para interconectar las redes locales que se encuentran en diferentes ubicaciones de una organización y separadas geográficamente. 4. Agrupamiento lógico

Los routers de la capa de distribución se pueden utilizar para agrupar de manera lógica los usuarios que tienen necesidades comunes (por ejemplo, departamentos dentro de una compañía) o para acceder a los recursos.

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3.5.2 Función de los routers Un router es un dispositivo de networking que conecta una red local con otras redes locales. En la capa de distribución de la red, los routers dirigen el tráfico y realizan otras funciones fundamentales para el funcionamiento eficaz de la red. Los routers, al igual que los switches, pueden decodificar y leer los mensajes que reciben. Sin embargo, a diferencia de los switches, que sólo pueden decodificar (desencapsular) la trama que contiene la información de la dirección MAC, los routers decodifican el paquete que está encapsulado en la trama. El formato del paquete contiene las direcciones IP de los hosts de destino y de origen, además de los datos del mensaje que se envían entre ellos. El router lee la porción de red de la dirección IP de destino y utiliza esta información para determinar cuál de las redes conectadas es el mejor camino para reenviar el mensaje al destino. Cada vez que las porciones de red de las direcciones IP de los hosts de origen y de destino no coinciden, se debe utilizar un router para reenviar el mensaje. Si un host que se encuentra en la red 1.1.1.0 necesita enviar un mensaje a un host de la red 5.5.5.0, el host reenvía el mensaje al router. El router recibe el mensaje y lo desencapsula para leer la dirección IP de destino. Después determina dónde debe reenviar el mensaje. Vuelve a encapsular el paquete en una trama y reenvía la trama al destino.

¿Cómo hace el router para determinar qué ruta debe seguir para enviar el mensaje hasta la red de destino? Cada puerto o interfaz de un router se conecta a una red local diferente. Cada router tiene una tabla de todas las redes conectadas de manera local y las interfaces que se conectan a ellas. Estas tablas de enrutamiento también pueden contener información acerca de los caminos o rutas que el router utiliza para llegar a otras redes remotas que no están conectadas de manera local. Cuando un router recibe una trama, la decodifica para obtener el paquete que contiene la dirección IP de destino. Compara la dirección de destino con todas las redes que están incluidas en la tabla de enrutamiento. Si la dirección de red de destino aparece en la tabla, el 28



router encapsula el paquete en una nueva trama para realizar el envío. Reenvía la nueva trama por la interfaz asociada con la ruta hacia la red de destino. El proceso que consiste en el reenvío de paquetes hacia la red de destino se denomina enrutamiento. Las interfaces del router no reenvían mensajes que están dirigidos a la dirección MAC de broadcast. Como consecuencia, los broadcasts de la red local no se envían a través de los routers a otras redes locales.

3.5.3 Gateway por defecto El método que utilizan los hosts para enviar mensajes a un destino de una red remota es diferente de la manera en la que envían mensajes a la misma red local. Cuando un host necesita enviar un mensaje a otro host ubicado en la misma red, reenvía el mensaje de manera directa. El host utiliza el ARP para determinar la dirección MAC del host de destino. Incluye la dirección IP de destino en el paquete, encapsula el paquete en una trama que contiene la dirección MAC del destino y lo reenvía. Por otra parte, cuando el host necesita enviar un mensaje a una red remota, debe utilizar el router. El host incluye la dirección IP del host de destino en el paquete igual que antes. Sin embargo, cuando encapsula el paquete en una trama, utiliza la dirección MAC del router como destino de la trama. De este modo, el router recibirá y aceptará la trama en función de la dirección MAC. ¿Cómo hace el host de origen para determinar la dirección MAC del router? El host recibe la dirección IP del router a través de la dirección de la gateway por defecto definida en la configuración TCP/IP. La dirección de la gateway por defecto es la dirección de la interfaz del router conectada a la misma red local que el host de origen. Todos los hosts de la red local utilizan la dirección de la gateway por defecto para enviar mensajes al router. Una vez que el host conoce la dirección IP de la gateway por defecto, puede usar ARP para determinar la dirección MAC. La dirección MAC del router se coloca luego en la trama, destinada a otra red. Es importante que en cada host de la red local se configure la gateway por defecto adecuada. Si no se define ninguna gateway por defecto en la configuración TCP/IP o si se especifica una gateway por defecto errónea, no se podrán entregar los mensajes dirigidos a hosts de redes remotas.

3.5.4 Tablas mantenidas por los Routers Los routers transmiten información entre redes locales y remotas. Para hacerlo, deben utilizar tablas ARP y tablas de enrutamiento a fin de almacenar información. Las tablas de enrutamiento no tienen relación con las direcciones de los hosts individuales. Las tablas de enrutamiento contienen las direcciones de las redes y el mejor camino para llegar a esas redes. Hay dos maneras de introducir entradas en una tabla de enrutamiento: actualización dinámica 29



de la información recibida de otros routers de la red o introducción manual realizada por un administrador de la red. Los routers utilizan las tablas de enrutamiento para determinar qué interfaz deben utilizar para reenviar un mensaje al destino. Si el router no puede determinar a dónde debe reenviar el mensaje, lo descartará. Los administradores de redes configuran las tablas de enrutamiento con una ruta por defecto para evitar que los paquetes se descarten cuando la ruta hacia la red de destino no está incluida en la tabla de enrutamiento. Una ruta por defecto es la interfaz a través de la cual el router reenvía los paquetes que contienen una dirección IP de red de destino desconocida. Esta ruta por defecto normalmente se conecta a otro router que puede reenviar el paquete hacia la red de destino final.

Los routers reenvían tramas a uno de dos lugares: a una red conectada directamente y que contiene el host de destino real o a otro router que está en la ruta para llegar al host de destino. Cuando un router encapsula la trama para reenviarla por una interfaz Ethernet, debe incluir una dirección MAC de destino. Ésta es la dirección MAC del host de destino real si el host de destino es parte de una red conectada de manera local al router. Si el router debe reenviar el paquete a otro router, utilizará la dirección MAC del router conectado. Los routers obtienen estas direcciones MAC de las tablas ARP. Cada interfaz del router es parte de la red local a la que está conectada y mantiene su propia tabla ARP para esa red. Las tablas ARP contienen las direcciones MAC y las direcciones IP de todos los hosts individuales de esa red.

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3.5.5 Red de área Local (LAN) El término "red de área local" (LAN) hace referencia a una red local o un grupo de redes locales interconectadas que están bajo el mismo control administrativo. En los comienzos del networking, las LAN se definían como redes pequeñas que existían en una única ubicación física. Si bien una LAN puede ser una única red local instalada en una oficina hogareña o pequeña, la definición de LAN ha evolucionado para incluir redes locales interconectadas, conformadas por varios cientos de hosts e instaladas en diferentes edificios y ubicaciones. Es importante recordar que todas las redes locales de una LAN están bajo un mismo control administrativo. Otras características comunes de las LAN son que suelen usar protocolos Ethernet o inalámbricos, y que admiten velocidades de transmisión de datos altas. El término "intranet" con frecuencia se utiliza para hacer referencia a una LAN privada que pertenece a una organización y está diseñada para que sólo los integrantes y los empleados de la organización u otras personas a quienes ésta autorice puedan tener acceso a ella.

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3.5.6 Incorporacion de hosts a redes locales y remotas En una LAN, es posible colocar todos los hosts en una sola red local o dividirlos en varias redes conectadas por una capa de distribución. La respuesta depende de los resultados deseados. Si todos los hosts están en una única red local, cada host podrá ser visto por todos los demás hosts. Esto es así porque hay un dominio de broadcast, y los hosts utilizan el ARP para encontrarse. En un diseño de red simple, puede resultar beneficioso tener todos los hosts en una sola red local. Sin embargo, a medida que la red crece, el aumento del tráfico disminuye el rendimiento y la velocidad de la red. En este caso, puede resultar beneficioso trasladar algunos hosts a una red remota. Al colocar los hosts adicionales en una red remota se reducirá el impacto de la demanda del tráfico. Sin embargo, los hosts de una red no podrán comunicarse con los hosts de la otra red sin el uso del enrutamiento. Los routers aumentan la complejidad de la configuración de la red y pueden generar latencia o retraso en los paquetes enviados de una red local a la otra.

Colocar todos los host en un único segmento de la red local Ventajas:  Apropiado para redes más simples  Menor complejidad y costos de red más bajos  Permite que los dispositivos sean "vistos" por otros dispositivos.  Transferencia de datos más rápida; comunicación más directa.  Fácil acceso a los dispositivos 32



Desventajas  Todos los hosts están en un dominio de broadcast que provoca más tráfico en el segmento y puede ralentizar el rendimiento de la red

Colocar los hosts en segmentos de una red remota Ventajas:  Más adecuado para redes más grandes y complejas  Divide los dominios de broadcast y disminuye el trafico  Puede mejorar el rendimiento en cada segmento  Hace que las maquinas sean invisibles para otras ubicadas en diferentes segmentos de la red local  Puede brindar una mayor seguridad  Puede mejorar la organizacion de la red Desventajas:  Requiere la utilización del enrutamiento (capa de distribución)  El router puede ralentizar el tráfico entre los segmentos  Mayor complejidad y costos más ...

3.6.1 Planificacion y documentación de una red Ethernet La mayoría de las redes locales se basan en la tecnología Ethernet. Esta tecnología es rápida y eficaz si se utiliza en una red diseñada y construida correctamente. La clave para instalar una red adecuada es planificar antes de construir la red. Un plan de red comienza con la recopilación de información acerca del uso que se le dará a la red. Esta información incluye:      

La cantidad y el tipo de hosts que deben conectarse a la red Las aplicaciones que se utilizarán Los requisitos de conectividad de Internet y de uso compartido Las consideraciones de seguridad y privacidad Las expectativas de confiabilidad y tiempo de actividad Los requisitos de conectividad por cable e inalámbrica

Hay muchas consideraciones que se deben tener en cuenta al planificar la instalación de una red. Es necesario diseñar y documentar los mapas de las topologías física y lógica de la red antes de adquirir el equipo de networking y de conectar los hosts. Algunos aspectos que se deben considerar son:

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Entorno físico en donde se instalará la red:  Control de la temperatura: todos los dispositivos tienen rangos específicos de temperatura y requisitos de humedad para funcionar correctamente  Disponibilidad y ubicación de los tomacorrientes Configuración física de la red:  Ubicación física de los dispositivos (por ejemplo, routers, switches y hosts)  Modo de interconexión de todos los dispositivos  Ubicación y longitud de todo el cableado  Configuración de hardware de los dispositivos finales, como hosts y servidores Configuración lógica de la red:  Ubicación y tamaño de los dominios de broadcast y de colisiones  Esquema de direccionamiento IP  Esquema de denominación  Configuración del uso compartido  Permisos

3.6.2 Prototipos Una vez que se documentaron los requisitos de la red y se crearon los mapas de las topologías física y lógica, el siguiente paso en el proceso de implementación es probar el diseño de la red. Una de las maneras de probar el diseño de una red es crear un modelo en funcionamiento (o prototipo) de la red. La creación de un prototipo resulta fundamental a medida que las redes crecen en tamaño y complejidad. Un prototipo permite a un administrador de red probar si la red planificada funciona como se esperaba o no, antes de invertir dinero en equipos e instalación. Se deben documentar todos los aspectos del proceso de creación de un prototipo. Hay diferentes técnicas y herramientas disponibles para crear prototipos de red; entre ellas, la configuración real de equipos en un entorno de laboratorio y las herramientas de simulación y elaboración de modelos. Packet Tracer es un ejemplo de herramienta de simulación y elaboración de modelos que se puede utilizar para crear prototipos.

3.6.3 Dispositivo multifunción La mayoría de las redes domésticas y de pequeñas empresas no requiere de los dispositivos de grandes volúmenes que se utilizan en los entornos de las grandes empresas; para ellas es posible utilizar dispositivos de menor escala. Sin embargo, necesitan contar con las mismas funcionalidades de enrutamiento y conmutación. Esta necesidad ha generado el desarrollo de productos que tienen las funciones de varios dispositivos de red, como un router con funciones de conmutación y un punto de acceso inalámbrico. A los fines de este curso, los 34



dispositivos multifunción se denominarán routers integrados. Los routers integrados pueden ser desde dispositivos pequeños, diseñados para aplicaciones de oficinas hogareñas y pequeñas empresas, hasta dispositivos más eficaces, que se pueden usar en sucursales de empresas. Un router integrado es como tener varios dispositivos diferentes conectados entre sí. Por ejemplo: la conexión entre el switch y el router sigue existiendo, pero se produce internamente. Cuando se recibe un broadcast en un puerto del switch, el router integrado lo reenvía a todos los puertos, incluida la conexión interna del router. La porción del router correspondiente al router integrado evita que los broadcasts avancen aún más. Hay muchos dispositivos multifunción de bajo costo que están disponibles para redes domésticas y de pequeñas empresas y ofrecen capacidades integradas de enrutamiento, conmutación, conexión inalámbrica y seguridad. Los routers inalámbricos Linksys son un ejemplo de este tipo de routers integrados. Su diseño es simple y normalmente no tienen componentes separados. Si se produce una falla, no es posible reemplazar ningún componente dañado por separado. De este modo, crean un único punto de falla y no están optimizados para ninguna función en particular. Otro ejemplo de router integrado es el router de servicio integrado (ISR) de Cisco. La familia de productos ISR de Cisco ofrece una amplia gama de productos, entre ellos los dispositivos diseñados para entornos de oficinas pequeñas y hogareñas o para redes más grandes. Muchos de los ISR ofrecen modularidad y tienen componentes individuales para cada función, por ejemplo un componente de switch y un componente de router. Esto permite agregar, reemplazar y actualizar componentes individuales según sea necesario.

3.6.4 Conexión del router Linksys Linksys es un dispositivo simplificado y de bajo costo que realiza las funciones de varios dispositivos de red (switch, router, punto de acceso inalámbrico). Todos los dispositivos conectados a los puertos del switch deben estar en el mismo dominio de broadcast. Esto significa que todos los dispositivos deben tener una dirección IP de la misma red. Los dispositivos que tengan una porción de red diferente en la dirección IP no podrán comunicarse. Además, Microsoft Windows hace uso de nombres de computadoras para identificar otros dispositivos de la red. Es importante utilizar estos nombres, además de la información de las direcciones IP, en la planificación y la documentación, para facilitar la resolución de problemas en el futuro.

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Cisco - Tema 3 - Conexiones a La Red

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