Página 1 de 52 1. Caso práctico
Unidad Didáctica V Caso Ca so práctico pr áctico Actualmente cualquier empresa de servicios informáticos que se precie debe incluir entre sus servicios el de instalación y mantenimiento de redes locales. Este trabajo, requiere el empleo de un material específico que inevitablemente trae consigo el uso de herramientas concretas que no se utilizan en ninguna otra tarea. Además del trabajo físico, se precisa una configuración lógica de los equipos para establecer los protocolos de comunicación para que ésta sea rápida y fiable. La empresa Soluciones Info rmáticas And alucía SCA SCA (en adelante SI Andalucía), Andalucía), de nuestros amigos, incluye este tipo de servicios que, como dice Jesús Jesús,, no es complicado pero sí quizás algo laborioso y que requiere tiempo. Jesús es el encargado de la planificación del trabajo y de concretar todas las decisiones referentes a la configuración de los sistemas informáticos. Cuenta con la ayuda de Víctor para la instalación de los equipos y Carmen que se dedica a la configuración de todo el software en general. En ocasiones puntuales María colabora, especialmente cuando se trata de cuestiones de seguridad.
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2. Sistema Sistema de comuni cación
Unidad Didáctica V Sistema de comun comunicación icación Hace poco han concluido la instalación de las oficinas para una asesoría y, como ocurre habitualmente ha sido necesario instalar una red local como sistema de comunicación básico para todos los equipos, ya sea entre ellos (compartiendo recursos) o para acceder a Internet. Han decidido instalar en esta oficina un ordenador central como fuente de datos y también como receptor de la información generada en la oficina. En un principio se barajó la posibilidad de prescindir del cableado y construir una red inalámbrica pero el cliente desechó esta posibilidad porque le habían dicho que no eran muy seguras y que cualquiera podía interceptar la comunicación, Jesús intentó explicarles que eso no es cierto, pero ya habían tomado la decisión sobre el sistema de transmisión.
¿Qué tienen en común una persona hablándole por teléfono a otra, un profesor dando una clase a sus alumnos, un farero avisando a un barco de la proximidad de la costa o un ordenador enviándole un fichero a otro a través de Internet? En principio, más bien poco, ¿verdad? Sin embargo, si nos detenemos unos instantes a reflexionar, observaremos que en todos y cada uno de los casos descritos hay establecido y funcionando un sistema de comunicación. Llamamos sistema de comunicación al conjunto de dispositivos de cualquier naturaleza que colaboran con el único objetivo de hacer posible el intercambio de información entre dos entidades. Si analizamos detenidamente cada uno de los sistemas de comunicación descritos anteriormente identificaremos una serie de elementos presentes en todos ellos. Dichos elementos son los siguientes:
La fuente de la información. Es el dispositivo que genera los datos a transmitir. La persona que se encuentra hablando por teléfono, el profesor que se encuentra dando la clase, el farero y el ordenador que está enviando el fichero, serían las respectivas fuentes de información en los distintos sistemas de comunicación descritos descritos anteriormente. anteriormente. El transmisor de la información. En la mayoría de las ocasiones, los datos generados por la fuente no se pueden transmitir directamente tal y como son generados, sino que tienen que sufrir ciertas transformaciones para que puedan ser transmitidas. 1. Así, por por ejem ejempl plo, o, la la persona que está hablando por teléfono no puede transmitir la voz directamente por la línea telefónica, sino que tiene que hacer uso de un aparato, llamado teléfono, que convierte el sonido en una señal capaz de viajar por la línea telefónica. 2. Un profesor dando clase no puede transmitir directamente su pensamiento a los alumnos, sino que utiliza sus cuerdas vocales y su boca para articular sonidos que puedan viajar por el aire. 3. P or su part parte, e, el farero farero no puede puede transmit transmitir ir su mensaje mensaje de advertencia al capitán del barco tal y como lo piensa, sino que tiene que hacer uso de señales luminosas que transporten dicha información a través del espacio. 4. Asimismo, Asimismo, en el últim último o de los ejemplos, ejemplos, el ordenador ordenador tiene tiene que que hacer uso de un módem para convertir las cadenas de bits que componen el fichero a señales analógicas que puedan ser transmitidas a través de la red telefónica. A este elemento de un sistema de comunicación que se encarga de transformar y codificar la información que procede de la fuente para que ésta pueda ser transmitida a través del sistema de transmisión, recibe el nombre de transmisor .
El sistema de transmisión . Es el sistema a través del cual viaja la información desde la fuente hacia el destino. Puede ir desde una simple línea de transmisión hasta una compleja red. En los ejemplos anteriores los sistemas de transmisión serían, respectivamente, la red telefónica, el aire que llena el aula, el espacio a través del cual viaja la luz y una red de comunicaciones.
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Au to toeval eval uac uació ión n
En un sistema de comunicación en el que un ordenador utiliza un modem para comunicarse a través de Internet... a) E l ordenador ordenador actuaría actuaría como transmisor transmisor o receptor receptor de inform información según reciba o envíe datos. b) E l modem modem actuaría actuaría como transm transmisor isor o receptor receptor de la información información según reciba o envíe datos. c) El ordenador ordenador actúa actúa como fuent fuente e y transmisor transmisor siempre siempre que que se envíen datos. d) E l modem modem actuaría actuaría como fuente fuente y recept receptor or según si recibe o envía datos.
El receptor de la información. De igual manera que la información generada por la fuente tiene que ser transformada para poder ser transmitida por el sistema de transmisión, al llegar ésta al sistema destino, dicha información deberá ser transformada nuevamente para que pueda ser tratada y entendida por el dispositivo destino. 1. Así, Así , por ejem ejemplo, el teléf teléfono ono de la person persona a que está está escuchand escuchando o deberá transformar en sonido la señal que llega por la línea telefónica. 2. El aparat aparato o audit auditivo de de los alumnos alumnos que que están están escuchand escuchando o al profesor deberá transformar los sonidos que llegan por el aire en señales que sean entendibles por sus cerebros. 3. Los ojos del capit capitán án del del barco barco deberán deberán transfo transform rmar ar las señales luminosas que llegan desde el faro en señales que sean entendidas por su cerebro. 4. Y el módem módem del ordenador ordenador que está recibiend recibiendo o el fichero fichero deberá deberá transformar las señales analógicas que llegan a través de la línea telefónica en una cadena de bits. A este elemento de un sistema de comunicación que se encarga de aceptar la señal proveniente del sistema de transmisión y la convierte de tal manera que pueda ser manejada por el dispositivo destino, recibe el nombre de receptor.
El destino de la información. Es el dispositivo al que van dirigidos los datos transmitidos. La persona que está escuchando al otro lado del teléfono, los alumnos de la clase, el capitán del barco y el ordenador que está recibiendo el fichero serían los respectivos destinos de la información en los ejemplos que hemos estado describiendo.
Au to toeval eval uac uació ión n
En una sistema de comunicación, el sistema de transmisión... a) E staría formado formado por la fuente fuente,, transmisor, transmisor, receptor receptor y destino. destino.
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b) E staría formado formado por el sistema sistema por el que viaja viaja la información información desde la fuente al destino. c) Estaría formado formado por el transm transmisor isor y receptor receptor de la inform información. d) E staría formado formado por todos todos los element elementos os que forman forman el sistema sistema de comunicación.
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3. Esquema de conmutación
Unidad Didáctica V Esquema de conmut ación Una empresa como SI Andalucía, Andalucía, tiene que conocer y controlar todos los detalles de un sistema informático para que nada quede al azar y cualquier evento esté más o menos previsto. Esto es especialmente delicado en lo que se refiere a las comunicaciones en las redes de ordenadores. Normalmente éste es un aspecto transparente al usuario, que no debe preocuparse de cómo se produce la comunicación entre dos dispositivos informáticos, pero para que sea así ha sido necesario ajustar correctamente el modo en que se va a producir dicha comunicación. Jesús es el encargado de decidir cómo se va a realizar toda la comunicación a través de la red local.
¿Te has planteado alguna vez qué pasa cuando haces una llamada por teléfono, qué cantidad de sucesos tienen lugar para que tu voz llegue desde tu aparato de teléfono hasta el teléfono de tu interlocutor? ¿Y con el correo? ¿Te has planteado alguna vez qué sucesos tienen lugar para que la carta llegue desde la mesa de tu escritorio hasta las manos de su destinatario? Si analizamos detenidamente estos dos sistemas de comunicación, nos daremos cuenta de que la filosofía que se sigue en cada uno de ellos para hacer llegar la información desde el origen al destino a través del sistema de transmisión es radicalmente distinta.
llamada.
Cuando hacemos una llamada telefónica se establece una conexión física entre el origen y el destino, se crea dinámicamente una línea que conecta físicamente ambos aparatos de teléfono y que está reservada durante el tiempo que dura la llamada. ¿Recuerdas cuando en las películas aparecía un o una telefonista que introducía una serie de clavijas en una máquina en la centralita? Pues lo que estaba haciendo dicha telefonista era contribuir a establecer ese circuito entre el teléfono origen y el teléfono destino de la
Afortunadamente, ahora este proceso se realiza de manera automatizada. Un sistema de comunicación, como el telefónico, que usa esta filosofía para hacer llegar la información desde el origen al destino, se caracteriza porque la información siempre sigue el mismo trayecto desde el origen al destino, el trayecto a través del circuito que se ha formado. Por lo tanto, cada trozo de información tardará exactamente lo mismo en llegar al destino y la información llegará en el mismo mismo orden en el que se envía. ¿ Te im imaginas una conversación telefónica que no cumpliese esta premisa? ¡Sería algo caótico! Sin embargo, cuando enviamos una carta no tenemos un cartero en exclusividad para transportar la carta desde el origen al destino, ¿verdad? El cartero de nuestro barrio está, por así decirlo, compartido entre todos los vecinos, y transporta cartas de mucha gente simultáneamente. Además, puede ser que durante el trayecto del origen al destino la carta pase por las manos de varios carteros, o que vaya un segmento del trayecto en moto y otro en avión. Además, el cartero se desplaza por la red de carreteras y no siempre va a seguir el mismo camino. De hecho, si mandamos dos cartas distintas desde el mismo origen al mismo destino es casi seguro que no van a tardar el mismo tiempo en llegar, ni van a seguir exactamente el mismo trayecto. En un caso extremo, pudiera incluso pasar que la segunda carta llegase al destino antes que la primera. Como vemos, la filosofía que siguen estos sistemas de comunicación es distinta. En las redes de comunicaciones existen principalmente dos esquemas de conmutación ; es decir, dos filosofías para hacer llegar la información de la fuente al destino a través del sistema de transmisión. Estos dos mecanismos son:
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La conmutación de circuitos . Para que dos dispositivos puedan establecer una comunicación, primero establecen una ruta o circuito dedicado en exclusividad desde la fuente al origen, pasando por todos los nodos intermedios que sean necesarios. La comunicación se desarrolla en tres fases: conexión, transferencia y desconexión. Como toda la información sigue el mismo camino desde la fuente al destino, ésta llega en el orden en el que fue enviada. El ejemplo más significativo de uso de la conmutación de circuitos lo tenemos en la red telefónica. DEMO: Vea un ejemplo de la conmut ación de cir cuito s
La conmutación de paquetes . Para transmitir datos a través de una red de este tipo, la información que se quiere transmitir se divide en trozos, llamados paquetes, que van siendo insertados en la red paulatinamente. Estos paquetes son encaminados o dirigidos a través de los nodos de la red, desde la fuente al destino, de manera independiente uno de otro; es decir, cada paquete puede seguir un camino distinto para llegar al destino y, por tanto, pueden llegar a él de manera desordenada. El destino tendrá, posteriormente, que ordenar y ensamblar de nuevo los distintos paquetes, conforme vayan llegando, para recomponer la información original. La mayor parte de las redes de transmisión de datos y las redes de ordenadores que utilizamos (Internet), usan este mecanismo de conmutación. DEMO: Vea una representación de la con mutación de paquetes
Au toeval uación
En un sistema de transmisión por conmutación de circuitos... a) La información que se va a transmitir se divide en trozos llamados paquetes. b) Se establece el camino por donde va a transmitir la información antes de empezar con el proceso de comunicación, cuando ésta termina el camino establecido se mantiene operativo para posteriores comunicaciones. c) Cuando se establece una comunicación, primero se establece el camino que va a seguir la información, posteriormente se transmite y finalmente se procede a la desconexión. d) La información llega desordenada por lo tanto es necesario de un mecanismo de ordenación en el receptor.
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4. Red de ordenadores. Definición y ventajas
Unidad Didáctica V Red de ordenadores. Definición y ventajas Antes de la instalación de la oficina para la gestoría, la empresa SI Andal uc ía, y más concretamente Jesús, elaboró un presupuesto del proyecto detallando cada uno de los trabajos a realizar. Entre esos trabajos se encontraba el diseño, instalación y configuración de la red local de la oficina con un coste importante. Uno de los directivos responsables de la gestoría se sorprendió y preguntó si éste era un gasto imprescindible, porque él opinaba que con un ordenador e impresora en cada mesa se cubrirían todas las necesidades informáticas de la oficina. Era evidente que este directivo se dedicaba más bien a tareas en el exterior y que no permanecía mucho tiempo en la oficina, pues la empresa ya venía utilizando una pequeña red de ordenadores en sus anteriores instalaciones. Jesús tuvo que explicarle pacientemente todas las ventajas que la red local le aportaría al trabajo de sus empleados, pero resultaron ser más convincentes las limitaciones que tendría la oficina al no disponer de red local, y lo que eso supondría frente a sus competidores.
Una vez introducido el concepto de sistema de comunicación de manera genérica, es hora de comenzar a centrarnos en el sistema de comunicación que nos interesa, aquél que permite el intercambio de información entre ordenadores: las redes de ordenadores .
Una red de ordenadores es un conjunto de ordenadores autónomos (es decir, con capacidad para funcionar por sí solos como unidad completa de procesamiento) y con capacidad de interconexión (es decir, con la posibilidad de intercambiar información con otros ordenadores). Cada uno de estos ordenadores conectados en red recibe el nombre de host . ¿Qué ventajas nos puede proporcionar tener varios ordenadores conectados entre sí? ¿ Qué te parece poder realizar este curso tranquilamente desde casa, leyendo estos apuntes que se encuentran en un ordenador que ni sabes donde está y poder hacerle llegar la tarea del tema resuelta a tu tutor, esté donde esté? La primera respuesta, por lo tanto, parece evidente: la principal ventaja de las redes de ordenadores es la de poder intercambiar información entre los distintos equipos o hosts que forman parte de la misma.
¿Qué tal si en vez del término intercambiar usamos el término compartir? Cuando dos ordenadores están conectados, la información que está en uno de ellos puede ser accedida desde el otro, la información está compartida y trasciende de su ubicación física, pues puede ser trasmitida desde un lugar a otro de la red. Además, ¿qué te parece si en vez de hablar de compartir información generalizamos un poco más y hablamos de la posibilidad de compartir cualquier tipo de recurso, por ejemplo, compartir una impresora, una conexión a Internet, un disco duro, etc.? La principal ventaja de la interconexión de ordenadores , frente al uso de
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ordenadores no conectados, es la posibilidad de compartir recursos, independientemente de la localización física de dicho recurso. Derivadas de esta ventaja aparecen otras como las siguientes:
Ahor ro eco nó mico . Gracias a la posibilidad de compartir ciertos recursos, no es necesario que cada ordenador tenga uno propio, lo que produce un ahorro económico considerable. Por ejemplo, si hay una impresora compartida en red, ya no es necesario que todos los ordenadores dispongan de impresora propia, pues pueden imprimir a través de la red en la impresora compartida. Tolerancia a fallos . En una red, ante el fallo de un recurso concreto puede utilizarse otro recurso disponible del mismo tipo sin ningún problema. Por ejemplo, supongamos que en una red hay disponibles dos impresoras, si una dejase de funcionar, siempre se podría seguir utilizando la otra. Capacidad de crecimiento . Las redes proporcionan gran flexibilidad para adaptar los recursos a las necesidades cambiantes de una empresa pues ofrecen la posibilidad de ampliar recursos de manera fácil y económica. ¿Que una impresora compartida entre todos los ordenadores de la red no es suficiente? No hay problema. Se compra una nueva impresora y también se comparte a través de la red entre todos los ordenadores que integran la misma.
Al principio del curso definíamos la informática como la ciencia que estudia el tratamiento de la información. Actualmente, gracias a la generalización de las redes de ordenadores y a la aparición de "la red de redes" (Internet), el ordenador ha dejado de ser un mero elemento de procesamiento de información, para convertirse en un medio de comunicación; o sea de intercambio de información.
Au toeval uación
En un sistema de interconexión de ordenadores... a) La principal ventaja que encontramos es la de poder navegar por Internet. b) La principal ventaja que encontramos es la del ahorro ya que podemos utilizar ordenadores que se ubican remotamente y hay que comprarlos. c) La principal ventaja que encontramos es la de compartir recursos independientemente de su ubicación física. d) La principal ventaja que encontramos es el ahorro en periféricos como impresoras.
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5. Protocolo de comunic ación
Unidad Didáctica V Protocolo de comunicación Durante la instalación de una red de ordenadores surgen muchas dudas, especialmente si no has sido el encargado de su diseño. Éste es el caso de Víctor que sabe que dos ordenadores pueden comunicarse y compartir información, pero se pregunta qué tipo de transformaciones sufrirán los datos que un ordenador envía por la red, circula por el cable y recoge otro equipo en el lado opuesto de la oficina. Jesús intentó explicárselo con algunos ejemplos... ¿Has visto alguna vez un debate en televisión, un debate de los serios? ¿Se sigue alguna norma para regular las intervenciones de los distintos participantes o no? ¿Qué pasaría si no existieran unas normas que regulen las intervenciones de los participantes y si no existiese la figura de un moderador que haga cumplir dichas normas? La respuesta a esta pregunta podemos observarla en algunos de los debates que se producen en algún que otro programa de tele-basura. ¿Has utilizado alguna vez unos walkietalkies? ¿Te suena el famoso "cambio" para indicarle a la otra persona que ya puede hablar, o del "cambio y corto" para dar por finalizada la conversación?
satisfactoria.
Toda comunicación, incluso una entre personas, tiene que seguir un cierto orden, unas ciertas reglas, que especifiquen cómo debe llevarse a cabo dicha comunicación. Esto es lo que se llama un protocolo : un acuerdo entre las partes que se comunican sobre cómo se va a proceder durante la comunicación para que ésta se pueda llevar a cabo de manera
Para que esto sea posible, todo protocolo debe contemplar absolutamente todos los aspectos involucrados en la comunicación, incluidos los mecanismos de actuación ante cualquier situación extraordinaria que se pudiera producir durante la misma, para que ninguna de las partes quede bloqueada en un estado no deseable. Del mismo modo que en un debate una interrupción ruda de un tertuliano puede ofender a otro tertuliano, la interrupción de la comunicación de datos sin un procedimiento reglado y ordenado podría confundir a un ordenador. En el mundo de la comunicación por ordenador, llamaremos Protocolo de comunicaciones al conjunto de reglas que posibilitan que dos entidades puedan intercambiar inf ormación d e manera ordenada y libre de errores. Au toeval uación
Mediante un protocolo de comunicación... a) Se establecen una serie de reglas que permiten que las partes que intervienen en una comunicación la lleven a término correctamente. b) Se establece un conjunto de reglas que rigen el funcionamiento de los emisores y receptores de dicha comunicación, pero solamente cuando estén conectados mediante el mismo medio de transmisión. c) Se establece una serie de reglas que solo afectan a los ordenadores situados en una misma red. d) Se permite que la información viaje por varios caminos de la red de comunicación.
Una vez que somos conscientes de la necesidad de la existencia de un protocolo que rija la comunicación entre dos ordenadores, es momento de analizar el proceso que se debe seguir para diseñarlo. ¿Qué sueles hacer tú cuando te encuentras con un problema grande y complejo al que debes dar solución? Probablemente, aunque sin darte cuenta, más de una vez hayas optado por dividir el problema en problemas más pequeños, de complejidad
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problema original.
más abordable, de cuya solución individual puedas obtener la solución al
Esto es lo que se llama la técnica de resolución de problemas "divide y vencerás" y suele ser una técnica muy utilizada en el mundo de la informática, también en el diseño del protocolo de comunicación a emplear para regir las comunicaciones en una red de ordenadores. Para reducir la complejidad de su diseño, un protocolo de comunicación suele estar organizado como una serie de capas o niveles, cada una construida sobre la inferior y centrada en solucionar un problema concreto de la comunicación, de tal manera que las capas superiores a ella no tengan que preocuparse de los aspectos de la comunicación que ésta soluciona y se puedan dedicar exclusivamente a la consecución de sus propios objetivos. A esta división en capas en las que se estructura un protocolo de comunicación se le llama arquitectura o modelo del sistema de comunicación. El objetivo que se persigue con esta estructuración en niveles o capas es la de simplificar el problema mediante su división en probl emas más pequeños y más fácilmente abordables; es un caso claro de aplicación de la filosofía "divide y vencerás" de resolución de problemas. Redes (I)
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5.1. Estruct ura en capas
Unidad Didáctica V Estructu ra en capas (I) Supongamos que queremos cartearnos con un amigo. ¿Te has parado alguna vez a pensar en el protocolo de comunicación que subyace en este sencillo sistema de comunicación? Quizá no, ya que simplemente nos limitamos a escribir la carta, meterla en un sobre y echarla al buzón. Pero recordemos que un protocolo de comunicación tiene que contemplar absolutamente todos los aspectos involucrados en la comunicación. Esto implica que nuestro protocolo deberá contemplar aspectos tan diversos como:
el idioma que tengo que utilizar para escribir la carta (incluyendo todas las reglas gramaticales de dicho idioma), el estilo de redacción empleado en la misma, el tipo de papel que tengo que utilizar, el tipo de bolígrafo, el número de hojas máximo que puedo enviar en un solo sobre, el tipo de sobre que tengo que utilizar, la cantidad y tipo de sellos que tengo que ponerle, cómo tengo que indicar la dirección de la persona a quién va dirigida y la del remitente, cómo echarla al buzón, cómo el cartero tiene que recoger las cartas del buzón y a qué horas, cómo va a desplazarse el cartero (si en moto o andando, por ejemplo), dónde tiene que llevar el cartero las cartas una vez recogidas del buzón, cómo tienen que clasificar las cartas en la oficina de correos, cómo las cartas viajan de la oficinal de correos de la ciudad del remitente a la oficina de correos de la ciudad del destinatario, cómo se clasifican allí las cartas, cómo se reparten entre los distintos carteros, cómo los carteros tienen que repartir las cartas, etc.
Pero también debe contemplar aspectos como qué hacer si un cartero se pone enfermo, qué hacer si no se entiende la letra de la dirección del sobre, qué hacer si el destinatario no vive ya en el domicilio que pone en la carta, etc. Como vemos, el problema es complejo y, por consiguiente, el protocolo de comunicación también lo va a ser. Au toeval uación
Un protocolo de comunicación se estructura en capas... a) De manera que se emplee la que sea necesaria dependiendo de las necesidades de la comunicación. b) Para facilitar su complejidad a la hora de desarrollarlo. c) Siempre y cuando éste sea un protocolo utilizado en Internet. d) En las que cada una tiene una dependencia con las demás.
Entonces, ¿por qué nosotros vemos todo el proceso como algo sencillo? Esto ocurre simplemente porque nos encontramos ante un sistema de comunicación estructurado en capas, nosotros somos la capa más alta de la arquitectura, y desconocemos totalmente muchas de las cosas que suceden por debajo, en las capas inferiores de la arquitectura. Cuando hay una estructuración en capas de un protocolo de comunicación, cada capa tiene la misión de resolver un problema concreto de la comunicación, para lo cual se responsabiliza de realizar unas determinadas tareas siguiendo sus propias reglas o protocolos para llevarlas a cabo. Además, cada capa ofrece una serie de servicios a la capa inmediatamente superior; es decir, le garantiza que sabe realizar la tarea que tiene encomendada, que sabe resolver el pro blema del que se encarga.
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En nuestro ejemplo, el sistema de correos, la capa que se encuentra inmediatamente por debajo nuestro, nos garantiza que, una vez echada la carta al buzón con una dirección de destino y una dirección de remite escrita en el sobre, dicha carta va a ser entregada en el domicilio del destinatario. Éste es el servicio que dicha capa nos ofrece, el servicio de llevar la carta hasta el domicilio del destinatario. Por otra parte, cada capa sólo da a conocer a la capa superior los servicios que ofrece, sin necesidad de revelarle cómo hace para pode ofrecerle dicho servicio. isto de otra manera, cada capa conoce qué hace la capa inmediatamente inferior a ella, pero no tiene por qué saber cómo lo hace, sólo conocen los servicios que le proporciona sin tener que preocuparse de cómo se llevan a cabo dichos servicios. Está totalmente abstraída de los problemas que le soluciona la capa inferior de la arquitectura. Así, en nuestro ejemplo, nosotros sabemos qué servicio nos ofrece el sistema de correos, pero poco nos importa cómo lleva a cabo la tarea de entregar la carta al destinatario, poco nos importa si el cartero hace su trabajo andando o en moto. Como podemos observar, el protocolo de comunicación que rige la comunicación en una red de ordenadores no es uno sólo, sino que más bien es un conjunto de protocolos , actuando cada uno de ellos en una de las capas o niveles de la arquitectura del sistema. Al conjunto de protocolos empleados en un sistema o red de comunicaciones, estando cada uno de estos protocolos asociado a una capa concreta de dicho sistema, se le llama pila de protocolos , haciendo referencia el nombre de pila precisamente a esa organización vertical de las distintas capas y protocolos. Auto evaluació n
La forma en que se divide un protocolo de comunicación... a) Se le denomina como arquitectura. b) Se le denomina nivel de capas. c) Se le denomina sistema de comunicación. d) Se le denomina niveles de comunicación.
Como hemos visto, en una arquitectura de red organizada en capas, cada una de ellas se limita a desarrolla su parte del trabajo en el proceso de comunicación y entrega el resultado de dicho trabajo a la siguiente capa de la arquitectura. Veamos esto de manera más detallada y concretando:
En la fuente de la comunicación cada capa recibe datos de la capa superior . Estos datos son tratados de acuerdo a los protocolos establecidos en dicha capa y se añade a los mismos cierta información de control dirigida a la capa homóloga en el destino. Se dice entonces que la capa n encapsula los datos de la capa n + 1 . El producto resultante es pasado a la capa inmediatamente inferior como datos de capa superior y el proceso se repite. Por tanto, conforme la información que se quiere enviar va bajando por la pila de protocolos, cada capa va añadiendo su información de control a dicha información .
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En el destino de la comunicación cada capa recibe datos de la capa inferior . Dichos datos incluyen tanto los datos de control que le pertenecen a la capa como los datos que tiene que enviar a la capa superior de la pila. Con la información de control que le pertenece, el protocolo de la capa puede realizar el trabajo que tiene encomendado. Entonces desencapsula los datos de la capa superior y se los envía a dicha capa, que repite el mismo proceso con los datos que le pertenecen. Por tanto, conforme los datos recibidos van ascendiendo por la pila de protocolos, cada capa elimina su información de control . Au toeval uación
En una comunicación... a) La fuente de información actúa sobre la capa superior y ésta con la inmediatamente inferior hasta llegar a la última del protocolo y el destino recibe la información a través de la inferior hacia la más superior. b) Las capas del protocolo intercambian información entre capas de distinto nivel del protocolo de comunicación. c) La fuente de la información se comunica de la más inferior hacia la más superior y en el destino ocurre a la inversa. d) La fuente y el destino actúan sobre la misma capa del protocolo de comunicación.
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5.2. Estruct ura en capas
Unidad Didáctica V Estructur a en capas Volvamos al ejemplo del envío de una carta. Lo primero que hacemos es escribir la carta en sí en una hoja de papel. Esta hoja de papel con información serían los datos de la capa n. No obstante, la pila de protocolos "enviar carta" necesita más información para poder hacerla llegar hasta su destino. Por lo tanto, cuando la hoja de papel pasa a la capa inmediatamente inferior de la pila de protocolos, ésta se encarga de encapsular el folio escrito en un sobre y poner en éste tanto la dirección del destino como la dirección del remitente; es decir, la información de control necesaria para que se puedan llevar a cabo la tarea encomendada a esta capa. Por lo tanto, ahora, lo que se va a enviar está formado por los datos de la capa n más la información de control de la capa n - 1. En este caso, con esta información ya es suficiente para hacer llegar la carta a su destino, con lo que no son necesarias más capas en la pila de protocolos: la carta ya puede ser entregada al cartero, que sería el medio físico a través del cual se transmite el mensaje. Cuando la carta llega a su destino, el destinatario comprueba que la carta es para él mirando la dirección que aparece en el sobre y comprueba quién se la manda mirando la dirección del remitente; es decir, usando la información de control de la capa n - 1. En caso de que la carta no sea para él, la tendrá que devolver. Sin embargo, en caso de que la carta sí sea para él, tendrá que desencapsular la hoja de papel de dentro del sobre y se la pasa a la capa superior de la pila, que es la que está capacitada para leer dicha información. Este mecanismo de encapsulación/desencapsulación de información permite que cada capa del dispositivo emisor se comunique virtualmente con la capa correspondiente (homóloga) del dispositivo receptor a través de la información de control que añade. Se dice entonces que la capa n del dispositivo emisor se comunica con la capa n del dispositivo receptor mediante el protocol o de la capa n.
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Además, como ya sabemos, cada capa utiliza los servicios que le ofrece la capa inferior. Una capa puede ofrecerle a la capa superior dos tipos de servicio :
Servicio orientado a la conexión . Servicio en el que se garantiza que los datos le llegarán en orden a la capa homóloga del otro extremo de la comunicación, que no se producirán pérdidas de datos y que los datos llegarán sin errores. Servicio no orientado a la conexión . Servicio en el que los datos podrán llegar en cualquier orden a la capa homóloga del otro extremo de la comunicación, en el que no se garantiza que vayan a llegar sin errores, y en el que ni siquiera se garantiza la entrega de dichos datos; es decir, no se puede garantizar que los datos no se vayan a perder por el camino.
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6. La pil a de protoc olos TCP/IP
Unidad Didáctica V La pila de pr otocolos TCP/IP Víctor comienza a entender los entresijos de las redes de ordenadores, pero sigue teniendo sus dudas, ya que a él le basta con cambiar una serie de valores (IP, máscara, puerta de enlace, etc.) en cada uno de los equipos y la comunicación existe. Jesús le explica que al escribir determinados valores y no otros, lo que está haciendo precisamente es establecer los protocolos de comunicación entre equipos. Por ejemplo nunca hay dos equipos con la misma dirección IP en la misma red. Víctor le dice que eso es obvio, pero evidentemente no sabe explicar por qué. Jesús le aclara que para eso debe conocer las diferentes capas del protocolo de comunicaciones TCP/IP, y que se presentan algunas dificultades cuando intentamos acceder a un ordenador de otra red (en otra sala o planta).
Una vez descrita la filosofía que se debe seguir a la hora de construir un protocolo de comunicación general, ha llegado el momento de centrar el foco de atención en las redes de ordenadores. En el mundo de las redes de ordenadores existen dos protocolos de comunicación: el protocolo de comunicaciones OSI, que es un protocolo que se ha quedado como modelo teórico (es decir, apenas se utiliza en el mundo real), y el protocolo de comunicaciones TCP/IP, que es el protocolo de comunicaciones más extendido en las redes de ordenadores y es el que se usa en el mundo Internet. Nosotros nos vamos a centrar únicamente en éste último, al ser el que nos encontramos y utilizamos en "el mundo real". Siguiendo la filosofía de división en capas, TCP/IP no será un protocolo de comunicación compuesto por un único protocolo, sino que estará formado por un conjunto de protocolos (pila de protocolos ), cada uno de los cuales actuará en una de las capas que se hayan definido en el modelo, dando solución a los problemas que se deben abordar en dicha capa. Por lo tanto, para dar una descripción de la pila de protocolos TCP/IP, lo que vamos a hacer es enumerar cada una de las distintas capas del modelo, indicando qué problemas o problemas se tienen solucionar en las mismas. El modelo TCP/IP divide la arquitectura de red en las siguientes capas o niveles: Redes (I)
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6.1. Capa de acceso a la red
Unidad Didáctica V Capa de acceso a la red Todo host que forma parte de una red está conectado a ésta a través de un medio físico . Este nivel de la pila de protocolos TCP/IP, que es el de más abajo de todos ellos, se encarga de abstraer al resto de todas las particularidades propias del medio físico al que se está conectando. Esta capa de la pila es la única que tiene que conocer cómo se codifica la información para poder ser transmitida por el medio físico y cómo se transmite la información a través de dicho medio. Este nivel sería suficiente para hacer posible la comunicación entre hosts que comparten el mismo medio físico. De hecho, los hosts que se pueden comunicar directamente entre ellos a través del medio f ísico se dice qu e pertenecen a la misma red.
Por lo tanto, el servicio que ofrece esta capa a la capa superior de la pila de protocolos es el de hacer llegar la información a cualquier host de destino que se encuentre conectado al mismo medio físico que el host origen; es decir, conectado a la misma red. La capa de acceso a la red del equipo origen le "dice" a la capa superior de su pila de protocolos: "dame la información que quieras que yo me comprometo a entregársela a tu capa homóloga de cualquier host que tú me digas, siempre y cuando dicho host pertenezca a la misma red que nosotros " . Au toeval uación
La capa de acceso a la red del protocolo TCP/IP... a) Es la capa superior del protocolo, se encarga de aportar las herramientas adecuadas para que dos hots puedan comunicarse a través del mismo medio físico. b) Es la capa situada en el nivel más inferior del protocolo y actúa a nivel físico de la red. c) Es la capa situada en el nivel más inferior del protocolo y actúa a nivel de red. d) Es la capa situada en el nivel medio del protocolo y se encarga de que dos hots conectados por el mismo medio físico se comuniquen.
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6.2. Capa de interred (i nternet) o capa de red
Unidad Didáctica V Capa de int erred (internet) o capa de red
Con el nivel anterior, dos hosts que comparten el mismo medio físico tienen las herramientas suficientes para poder establecer una comunicación entre ellos. Sin embargo, dos hosts que se quieren comunicar pueden no compartir el mismo medio físico; es decir, pueden encontrarse en redes diferentes . El nivel de interred o nivel de red se encarga precisamente de aportar las herramientas adecuadas para que puedan comunicarse dos hosts que no se pueden comunicar directamente a través del medio físico. De ahí el nombre de interred, porque hace posible la comunicació n entre hosts que se encuentran en redes distin tas.
Por lo tanto, el servicio que ofrece esta capa a la capa superior de la pila de protocolos es el de hacer llegar la información a cualquier host de destino se encuentre éste o no en la misma red que el host origen. La capa de interred del equipo origen le "dice" a la capa superior de su pila de protocolos: "dame la infor mación que quieras que yo me compro meto a entregársela a tu capa homólog a de cualquier hos t que tu me digas, esté donde esté dicho host, en la misma red que nosotros o cualquier otra red interconectada". Au toeval uación
La capa de red del protocolo TCP/IP... a) Es la capa que se encarga de que dos ordenadores que no comparten el mismo medio físico se puedan comunicar. b) Se encarga de que dos ordenadores que comparten el mismo medio físico se comuniquen. c) Es la capa mas elevada de dicho protocolo. d) Establece que dos aplicaciones que se encuentran en ordenadores distintos tienen que entrar en el proceso de comunicación.
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6.3. Capa de host a ho st o c apa de transpor te
Unidad Didáctica V Capa de host a host o c apa de transpor te
Con el nivel anterior, un host puede localizar a otro, compartan o no un medio físico común, para entablar una comunicación. Una vez localizado dicho host es necesario saber con qué aplicación o proceso concreto dentro de ese host se quiere entablar la comunicación, pues hemos de tener presente que realmente no son dos ordenadores los que se comunican, sino dos aplicaciones o programas informáticos que se encuentran en ordenadores distintos los que se comunican. El nivel host a host o nivel de transporte se centra en tratar los aspectos necesarios para que aplicaciones que se encuentran en hosts distintos de la red puedan entablar una comunicación. Asimismo, se encarga de ocultarle a las aplicaciones que tiene por encima la realidad de la red que tienen por debajo. Dichas aplicaciones se comunican pero no son conscientes de que se encuentran en ordenadores distintos, simplemente ven la red como un servicio que le es proporcionado por la capa de transporte. Las aplicaciones tan sólo tienen que preocuparse de entregar los datos a la capa de transporte y ésta ya se encargará de hacerla llegar a la aplicación correspondiente en el host remoto. Este nivel es el primero de la pila de protocolos TCP/IP que funciona exclusivamente en ambos extremos de la comunicación; es decir, solamente en los hosts remotos que entablan una comunicación. Por lo tanto, el servicio que ofrece esta capa a la capa superior de la pila de protocolos es el de hacer llegar la información a la aplicación de destino se encuentre ésta en el ordenador que se encuentre. La capa de transporte le "dice" a la capa superior de su pila de protocolos: "dame la información que quieras que yo me comprometo a entregársela a la aplicación que tú me digas del host que tú me digas, esté donde esté dicho hos t" .
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6.4. Capa de proc eso o capa de aplic ación
Unidad Didáctica V Capa de proceso o capa de aplicació n
La capa de proceso o capa de aplicación es el motivo por el que existen el resto de las capas de red. En esta capa es donde se establecen las reglas que van a seguir dos aplicaciones para poder mantener una comunicación o un intercambio de información . Los protocolos de las capas inferiores se limitan a hacer posible la entrega de mensajes o de información de una aplicación remota a otra.
No obstante, el verdadero trabajo se lleva a cabo en esta capa de aplicación. A esta capa pertenecen los programas que proporcionan servicios de red como: servidores de correo (SMTP), servidores de transferencia de archivos (FTP), terminales remotos (Telnet), etc. Alguna de estas aplicaciones pueden interactuar con el usuario directamente mediante una interfaz, como por ejemplo las aplicaciones FTP y Telnet. También pueden existir otras capas sobre la capa de aplicación. A estas otras capas pertenecerían las aplicaciones que utilizan los servicios proporcionados por la capa de aplicación. Por ejemplo, un programa de correo electrónico que abstrae al usuario final del funcionamiento de los protocolos SMTP y POP3, que son los que se usan para envío y recepción de correo respectivamente. Au toeval uación
Los servidores de FTP, SMTP, etc.... a) Actúan en la capa de red. b) Actúan en la capa de aplicación. c) Actúan en la capa de transporte. d) Actúan en la capa de acceso a la red.
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7. Capa de acceso a la red
Unidad Didáctica V Capa de acceso a la r ed Ante las explicaciones que Jesús le ha hecho sobre las diferentes capas de la pila de protocolos para la comunicación de ordenadores a través de la red, Víctor ha decidido anotar todas las particularidades que detecta en cada capa de la red local de la oficina. Comenzando por la capa de acceso al medio, anota que todo el cableado de la oficina va recogido en una canaleta de la que salen unos conectores en los que se conectan los latiguillos (cable de cuatro pares trenzado con sus conectores RJ45 en los dos extremos) desde cada ordenador. Además ha identificado cada puesto con una única dirección IP y le ha asignado una máscara de red. Todo esto es suficiente para que exista comunicación entre los equipos de la red local.
Anteriormente hemos definido red como el conjunto de equipos o hosts q ue comparten un m ismo medio físico . Realmente, para ser más exactos y dar cabida a todos los tipos de redes existentes, sería más correcto definir red como el conjunto de equipos o hosts a los que les basta la capa de acceso a la red para poder comunicarse. No obstante, para no complicar en exceso la explicación, es suficiente la primera de las definiciones de red. El nivel de acceso a la red tiene la misión de dar solución a los problemas que tenemos que afrontar para hacer posible la comunicación a través de un medio físico. Así, por ejemplo, en este nivel de la pila de protocolos tendrán que establecerse:
los distintos medios físicos que se pueden utilizar para transmitir información, cómo se trabaja con cada uno de dichos medios físicos (es decir, cómo se codifica y transmite la información en cada uno de ellos), cómo tienen que ser los dispositivos , cables, clavijas, antenas... que se utilizarán para conectar el ordenador al medio físico, qué problemas o errores pueden aparecer en cada uno de los medios físicos y cómo se pueden evitar o solucionar dichos problemas o errores, cómo se van a disponer físicamente los distintos hosts, cómo se va a coordinar la comunicación entre dos equipos a través del mismo medio físico, etc.
En definitiva, deberá encargarse de definir todas las reglas derivadas de la necesidad última de tener que transmitir la información por un medio físico, lo cual incluye básicamente dos aspectos:
Definición y especificación de los medios físicos utilizables. Coordinación de la comunicación entre dos equipos a través de dicho medio físico, también llamado enlace.
Antes de adentrarnos en el estudio de estos dos aspectos del nivel de acceso a la red, vamos a realizar dos clasificaciones distintas de las redes atendiendo a circunstancias derivadas o relacionadas con este nivel de la pila de protocolos. Así, según el tipo detecnología de transmisión que se utilice en el medio físico por el cual se transmite la información, las redes se pueden clasificar en:
Redes de difusión . Son aquéllas que tienen un solo canal de comunicación al que están conectadas todas las máquinas de la red. Es decir, son aquellas redes en las que el medio físico está compartido por todos los equipos que forman la red.
Imaginemos por ejemplo una clase con un profesor y varios alumnos. Todos ellos están compartiendo el mismo medio físico: el aire a través del cual se produce la comunicación entre ellos. En este tipo de red, cuando una máquina envía alguna información a través del canal de comunicación, ésta es escuchada por todos los equipos, ya que todos están conectados al mismo canal escuchando.
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No obstante, este mensaje contendrá información suficiente para que se sepa a quién va realmente dirigida, de tal manera que sea su destinatario el único que la procese. Por ejemplo, en la clase anterior,
cuando habla el profesor todos los alumnos oyen lo que dice, a todos les llega el sonido, pues el medio físico está compartido. sin embargo, sólo aquel alumno concreto al que se está dirigiendo el profesor (suponiendo que el profesor se dirige sólo a un alumno) escuchará, recogerá y procesará la información. el resto de los alumnos, aunque oyen la información, no la escuchan pues saben que el profesor no se está dirigiendo a ellos. Au toeval uación
Las redes de difusión... a) Solamente tienen un canal de comunicación al que están conectadas las maquinas de la red. b) Están formadas por muchas conexiones entre pares individuales de maquinas. c) La información que circula por ellas puede seguir diferentes caminos. d) Dependiendo de las maquinas que intervienen en ella se establece uno o varios canales de comunicación.
Redes punto a punto . Son aquellas redes que están formadas por muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. En este tipo de red, cuando una máquina quiere enviar una información a otra, ésta puede que tenga que visitar más de una máquina intermedia para poder llegar a su destino.
Cada máquina tiene que tener información para ir encaminando la información y, además, ésta puede seguir caminos diferentes para llegar de un mismo origen a un mismo destino. Imaginemos la misma clase anterior, pero ahora el profesor en vez de hablar en voz alta, le transmite la información a un alumno al oído y los alumnos tienen que ir transmitiéndose dicha información al oído unos a otros hasta que dicha información llegue a su destinatario. Por otra parte, atendiendo a su extensión geográfica, las redes se pueden clasificar en:
Redes de Área Local (LAN - Local Area Network). Se llama así a las redes que están dentro de un ámbito geográfico pequeño, de unos cuantos kilómetros, como por ejemplo, una habitación, un edificio, un campus universitario, un planta industrial, etc. Suelen ser redes de difusión; de hecho,
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el 99% de ellas lo son.
Redes de Área Extendida (WAN - Wide Area Network). Se llama así a las redes que cubren una extensa área geográfica, como por ejemplo, un país, un continente, el planeta entero, etc. Suelen ser redes punto a punto, de hecho el 99% de ellas lo son y además, suelen utilizar sistemas de acceso público (por ejemplo, redes telefónicas o de RDSI) cuyo acceso es proporcionado por algún proveedor de servicios de telecomunicaciones.
Redes de Área Metropolitana (MAN - Metropolitan Area Network). Recientemente, con la aparición de los operadores de cable, han aparecido redes que se encuentran a medio camino entre las redes de área local y las de área amplia. Dichas redes cubren el área geográfica de una ciudad.
Au toeval uación
Las redes con un ámbito geográfico pequeño, como un edificio... a) Se les denomina MAN. b) Se les denomina WAN.
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c) Se les denomina LAN. d) Se les denomina redes WAN o MAN.
A continuación se muestra una tabla que compara ciertos aspectos entre las redes de área local y las redes de área extendida. Característi ca Área Geog ráfic a de cobertura
Red de Área Loc al Localizado en un edificio, grupo de edificios, o un Campus Desde 4 Mbps hasta 16 Mbps, con redes de fibra ópti ca operando a 100Mbps
Red de Área Extendi da Puede ocupar un área que varia en tamaño desde una ciudad a todo el planeta Normalmente operan a tasas de transmisi ón de T1 y E1 o por debajo de ellas de 1544 Mbps y 2048 Mbps Desde 1 bit en 106 hasta 1 en 107
Dueño
Desde 1 bit en 107 hasta 1 en 108 El que la implementa
Ruteo de Datos
Ruta fija
Topología
Usualmente limit ada a bus, anillo, árbol o estrella Datos prim ordialmente
Tasa de trasmisión de datos Tasa de erro res
Tipo de Información transportada
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Existe un dueño de las líneas de comunicación, y otro de los ordenadores conectados La capacidad de switc heo de la red permite alteraciones dinámicas del flujo de datos ilimitada Voz, Datos y video común mente integrado
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8. El medio físico
Unidad Didáctica V El medio físico Víctor anota que el medio por el que se transmite la información, el medio físico que han empleado, en la red de la oficina de la gestoría ha sido el cable. Concretamente cable UTP categoría 5, compuesto cuatro pares de hilos trenzados (o sea ocho hilos). Cada uno de los hilos tiene una función específica en la comunicación de datos en la red.
Todo host que forma parte de una red está conectado a ésta mediante un medio físico a través del cual manda la información que quiere transmitir. Evidentemente, la manera en la que se transmite esa información, las tecnologías y técnicas que se utilizan, van a depender muy estrechamente del medio de que se trate; no es lo mismo transmitir a través de un cable telefónico que a través de fibra óptica o mediante ondas de radio. La capa más baja de la pila de protocolos TCP/IP, la capa de acceso a la red, es la única que tiene que conocer cómo se transmite información a través del medio físico concreto al que se está conectado, abstrayendo al resto de capas de todas las particularidades propias de dicho medio. Al resto de capas les es indiferente el medio a través del cual se va a transmitir la información, sólo son conscientes de que todos los datos que le envíen a la capa de acceso a la red serán transmitidas a través del medio, sea cual sea éste. Toda la lógica o mecanismos para codificar información que pueda ser transmitida a través de un medio físico concreto está implementada en la propia tarjeta de red (es decir, en el propio hardware). Es por ello que existen distintas tarjetas de red según el medio al que nos estemos conectando: fibra óptica, cable coaxial, red inalámbrica, etc. Principalmente, podemos clasificar los medios físicos sobre los que se construyen las redes en dos grandes grupos:
Medios guiados . Pertenecen a este grupo todos aquellos medios de transmisión que tienen un soporte físico, es decir, cables de algún tipo. Medios no guiados . Pertenecen a este grupo todos aquellos medios de transmisión que no tienen un soporte físico. Este tipo de medios suelen conocerse también con el nombre de medios inalámbricos . Au toeval uación
Los medios de transmisión no guiados... a) Son los que tienen soporte físico pero en los que no importa si pertenecen a redes de difusión o redes punto a punto. b) Son los que no tienen un soporte físico y pertenecen a redes punto a punto. c) Son los que no tienen un soporte físico, excluyendo a los medios inalámbricos. d) Se conocen también como medios inalámbricos.
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8.1. Medios guiados
Unidad Didáctica V Medios guiados
Pertenecen a este grupo todos aquellos medios de transmisión que tienen un soporte físico, es decir, cables de algún tipo. Los medios guiados más utilizados son:
Cable coaxial . El cable coaxial es similar al cable utilizado en las antenas de televisión: un hilo de cobre en la parte central (conductor interno) rodeado por una malla y separados ambos elementos conductores por un cilindro de plástico. La velocidad máxima que se puede alcanzar es de 10Mbps.
Hay cables coaxiales de dos impedancias (resistencia):
Cable coaxial de banda ancha o de 75 ohmios. Es el que se utiliza en televisión por cable. Cable coaxial de banda base o de 50 ohmios. Es el que se utiliza en las redes. Par trenzado . Consiste en dos alambres de cobre o a veces de aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximado. Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta común de PVC (Policloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de 2, 4, 8, hasta 300 pares). Existen varias modalidades de cables de par trenzado:
Cable de par trenzado apantallado (STP). En este tipo de cable, cada par va recubierto por una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Con él se utilizan conectores RJ 49. No se suele utilizar en las redes comunes porque es cable robusto, caro y difícil de instalar. Cable de par trenzado con pantalla global (FTP). En este tipo de cable, los pares no están apantallados, pero sí se dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. El conector que se utiliza es el RJ 45. Cable de par trenzado no apantallado (UTP). Este es el cable de par trenzado más empleado por su simpleza, bajo costo, accesibilidad y fácil instalación. No tiene ningún tipo de pantalla adicional. El conector que utiliza es el RJ 45. Existen varias categorías de cable UTP . Veamos las más importantes:
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Categoría 1. Consta de dos pares de hilos. Es utilizado exclusivamente para la transferencia de voz; es decir, para líneas de teléfono. Alcanza como máximo velocidades de hasta 4 Mbps. Categoría 3. Consta de cuatro pares de hilos. Es utilizado en redes de datos. Alcanza velocidades de 10 Mbps. Categoría 5. Consta de cuatro pares de hilos. Es el más utilizado en redes de datos en la actualidad. Alcanza velocidades de 100 Mbps. Categorías 6 y 7. Consta de cuatro pares de hilos. Es el que se utilizará en las redes en un futuro cercano. Alcanza velocidades de 1 Gbps. Es capaz de transmitir información en forma full duplex; es decir, en ambos sentidos y simultáneamente.
Para saber más: El siguiente enlace te presenta una guía didáctica de cómo construir cables UTP Categoría 5 para conectar dos ordenadores entre si, y para conectar un ordenador a un SWitch o HUB. Creación de cables para la r ed [Versión en caché] Para descargar el pr ograma Acrob at Reader pulsa
aquí.
Fibra óptica. La fibra óptica es un hilo fino generalmente de vidrio o plástico, cuyo grosor puede asemejarse al de un cabello, capaz de conducir la luz por su interior. En los cables de fibra óptica la información se transmite en forma de pulsos de luz (modulando su frecuencia) de tipo infrarrojo, no visible al ojo humano. En un extremo del cable se coloca un diodo luminoso (LED) o bien un láser, que puede emitir luz, y en el otro extremo se sitúa un detector de luz. Curiosamente, y a pesar de este sencillo funcionamiento, mediante los cables de fibra óptica se llegan a alcanzar velocidades de varios Gbps y además, no se ven afectados por interferencias.
Au toeval uación
El par trenzado categoría 5...
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a) Es capaz de alcanzar velocidades de transmisión de 4 Mbps. b) Es capaz de alcanzar velocidades de transmisión de 10 Mbps. c) Es capaz de alcanzar velocidades de transmisión de 100 Mbps. d) Es capaz de alcanzar velocidades de transmisión de 1 Gbps.
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8.2. Medios no guiados o inalámbricos
Unidad Didáctica V Medios n o guiados o inalámbricos
Pertenecen a este grupo todos aquellos medios de transmisión que no tienen un soporte físico. Este tipo de medios suelen conocerse también con el nombre de medios inalámbricos. Los medios no guiados más utilizados son:
Ondas de radio . Es el medio más utilizado en las pequeñas redes inalámbricas. Las ondas de radio son ondas que se propagan en todas direcciones, que pueden recorrer grandes distancias y que pueden atravesar obstáculos como paredes, etc. Su principal problema son las interferencias . Infrarrojos. Son ondas direccionales incapaces de atravesar objetos sólidos (paredes, por ejemplo) que están indicadas para transmisiones de corta distancia. Las tarjetas de red inalámbricas utilizadas en algunas redes locales emplean esta tecnología pues resultan muy cómodas para ordenadores portátiles; sin embargo, su velocidad es inferior a la conseguida mediante un cable de par trenzado. Su principal inconveniente es que tiene que haber una línea de visión directa entre el emisor y el receptor del rayo infrarrojo. Microondas . Estas ondas viajan en línea recta, por lo que emisor y receptor deben estar alineados cuidadosamente. Se utilizan para recorrer grandes distancias. Debido a la propia curvatura de la tierra, la distancia entre dos repetidores no debe exceder de unos 80 Kms. de distancia. Es una forma económica para comunicar dos zonas geográficas mediante dos torres suficientemente altas para que sus extremos sean visibles.
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8.3. Topologías en redes de difusión
Unidad Didáctica V Topologías en redes de difusió n
Otro de los aspectos que tienen que quedar definidos en el nivel de acceso a la red es la disposición física de los equipos, y no nos referimos a los lugares en los que están colocados los ordenadores, sino a su disposición respecto a su conexión al medio físico. Se entiende por topología de una red a la disposición en la que se encuentran dispuestos los ordenadores que la componen. A continuación vamos a describir las topologías más comunes en las redes de área local; es decir, redes de difusión, con un medio cableado, pues son las más comunes:
Topología en bus . Esta topología viene caracterizada por la existencia de un cable lineal (un cable de tipo coaxial) al cual están conectados todos los equipos de la red.
Cada equipo está conectado a dicho cable mediante un conector en T en cuyos extremos se añaden conectores BNC. Cuando un equipo transmite algo por el bus, la señal emitida se propaga a lo largo de éste en ambas direcciones. Para evitar el rebote de la señal cuando ésta llega a cualquiera de los extremos del bus, se coloca en dichos extremos un elemento llamado terminador, que absorbe la señal. Además, si por cualquier circunstancia hubiese que hacer un empalme en un cable, habrá que usar un elemento llamado empalmador BNC.
Topología en anillo . Esta topología es un caso particular de la topología en bus en la que el cable de
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red está unido por los extremos, quedando el bus cerrado en forma de anillo. Igual que en la topología de bus, el cable que tiene que utilizarse es el coaxial y, por tanto, se utilizan los mismos tipos de conectores (excepto los terminadores, que ya no se necesitan, aunque tendrá que haber algún otro tipo de mecanismo para que la señal no se quede indefinidamente dando vueltas por el anillo).
Algunas redes de fibra óptica (FDDI) también presentan una topología en anillo. Topología en estrella. Esta topología es la más utilizada. En ella todos los equipos se encuentran conectados mediante un cable, generalmente de par trenzado, a un elemento central llamado concentrador o hub . Este elemento es el que hace de nexo de unión entre ellos y su misión es la de enviar la información recibida por una de sus conexiones al resto, simulando la existencia de un bus compartido. En lugar de un hub, podría utilizarse como punto central un conmutador o switch , que es capaz de aprender quién está al otro lado de cada una de las conexiones, de tal manera que no tiene que reenviar la información recibida por todas las otras conexiones, como hace el hub, sino solamente por aquélla en la que sabe que se encuentra conectado el destinatario de la información.
Cuando se trata de una topología en estrella de par trenzado, cada equipo está conectado al hub/switch mediante un cable de par trenzado UTP -CAT5 (UTP Categoría 5) y conectores RJ 45. Au toeval uación
La topología en la cual cada ordenador se conecta con un cable a un concentrador o hub... a) Se denomina topología en bus. b) Se denomina topología en estrella. c) Se denomina topología en anillo. d) Se denomina topología concentrada.
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9. Comunicación a través de un enlace o medio físico
Unidad Didáctica V Comunicación a tr avés de un enlace o medio físico Jesús explica a Víctor que la información circulará a través de la red en orden, según los protocolos de comunicación establecidos. Dice que en ocasiones pueden producirse errores en la transmisión debidos a múltiples causas y que en esos casos lo habitual es el reenvío del mensaje o una notificación de error en la comunicación avisando de que no ha llegado correctamente el mensaje. En este caso el emisor, normalmente vuelve a enviar el mensaje. Las causas de error en la comunicación de ordenadores son muy diversas, pero normalmente hay que evitar acercar el medio físico a fuentes de energía durante su recorrido, ya que se puede producir ruido e interferencias. Jesús explica que los profesionales como ellos deben conocer estas cosas.
Recordemos una vez más que el nivel de acceso a la red debe encargarse de definir todas las reglas derivadas de la necesidad última de tener que transmitir la información por un medio físico. Esto incluía básicamente dos aspectos.
El primero de ellos, como ya hemos visto, era todo lo relativo a la definición y especificación de los medios físicos utilizables, así como a la disposición física de los equipos respecto a su conexión a dicho medio físico. Es ahora el momento de analizar el segundo de los aspectos que tienen que establecerse en este nivel, que es cómo se va a producir la coordinación de la comunicación entre dos equipos o hosts a través de dicho medio físico , también llamado enlace, para que ésta pueda llevarse a cabo con éxito.
Básicamente podemos encontrarnos con dos situaciones distintas que condicionan la manera de proceder:
Los dos equipos o hosts que quieren comunicarse se encuentran conectados a un medio físico que es de uso exclus ivo suyo. Los dos equipos implicados en la comunicación son los únicos conectados al medio físico del cual pueden disponer en todo momento sin ningún tipo de problema. Cuando se presenta este tipo de situación se dice que se trata de una comunicación por un enlace punto a punto .
Los dos equipos o hosts que quieren comunicarse se encuentran conectados a un medio físico que es de uso compartido con otros equipos . Los dos equipos implicados en la comunicación no son los únicos conectados al medio físico, hay otros equipos también conectados y que pueden estar a su vez entablando otras
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comunicaciones con otros equipos conectados. Es evidente que en una situación de este tipo, tendrá que haber algún mecanismo que permita administrar y repartir el uso de dicho medio entre los distintos equipos que quieren hacer uso de él, para evitar transmisiones simultáneas de equipos en el medio, lo cual provocaría una corrupción de la información. Cuando se presenta este tipo de situación se dice que se trata de una comunicación por un enlace compartido , y al mecanismo para el reparto del uso del medio físico se le llama algoritm o de arbitraje o de contr ol de acceso al medio. La necesidad del arbitraje de acceso al medio sólo surge en las comunicaciones por un enlace compartido, no teniendo sentido su aplicación cuando la comunicación es por un enlace punto a punto. Sin embargo, hay otra serie de aspectos que sí son comunes a cualquier protocolo para la comunicación a través de un enlace, sea éste un medio compartido o un enlace punto a punto. En general, cualquier protocolo para la comunicación a través de un enlace o medio físico tiene que encargarse de diferentes tareas. Redes (I)
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9.1. Control d e errores
Unidad Didáctica V Control de errores
Cuando se transmite por un medio físico, especialmente si éste es eléctrico, se está expuesto a que elementos externos (ruido, interferencias, etc.) produzcan errores en la información transmitida; es decir, es posible que la información que llega al receptor no sea exactamente igual a la información que envió el emisor (puede que un bit haya cambiado su valor, por ejemplo, de un 1 a un 0). Es imprescindible ser capaz de detectar estos errores en la transmisión así como ser capaz de subsanarlos y el protocolo del nivel de acceso a la red debe incorporar mecanismos que permitan realizar ambas tareas.
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9.2. Control de flujo
Unidad Didáctica V Control de flujo
Imagínate que estás escribiendo en tu libreta los apuntes que te dicta un profesor. Mientras el profesor va hablando, tú vas reteniendo en tu mente sus palabras y las vas escribiendo en el papel poco a poco. ¿Qué sucede si el profesor va dictando demasiado rápido? Simplemente que la información llega en más cantidad de lo que tu mente es capaz de retener y tú de escribir en el papel, y al final te ves desbordado y no puedes seguir escribiendo.
Algo parecido puede suceder entre dos hosts que se están comunicando. Una comunicación entre dos equipos supone un intercambio de información entre ellos. Cuando un equipo recibe información, ésta es almacenada en algún buffer, o espacio reservado de memoria, que equivaldría a tu cerebro en el ejemplo, hasta que puede ser procesada o tratada, que en el ejemplo equivaldría a ser escrita en el papel. Sin embargo, este espacio de almacenamiento de información, como la retención en tu cerebro, es limitado. Por lo tanto, es necesario algún mecanismo para impedir que el emisor le mande al receptor más información de la que éste es capaz de procesar, ya que de lo contrario, al igual que te sucedía a ti en el ejemplo, el receptor se vería inundado (overflow) y la información empezaría a perderse. De esto es precisamente de lo que se encargan los algoritmos de control de flujo, de organizar los flujos de información de tal manera que haya una cierta coordinación entre el receptor y el emisor y éste le vaya mandando la información a aquél a una velocidad adecuada para que la infor mación p ueda ser procesada y no se pi erda.
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9.3. Multipl exación de varios enlaces lógi cos
Unidad Didáctica V Multiplexación de varios enlaces lógicos
¿Eres capaz de mantener dos conversaciones simultáneas con los dos compañeros que se encuentran sentados a tu lado en clase? ¿Verdad que sí? Al igual que tú, un host también puede mantener varias comunicaciones abiertas al mismo tiempo. De hecho, eso es lo que está haciendo cuando estamos navegando por la web al mismo tiempo que chequeamos nuestro correo y tenemos el programa de mensajería instantánea activado.
El nivel de acceso a la red ofrece al nivel superior de la pila de protocolos un servicio: una comunicación fiable y sin errores con otro equipo que se encuentre también conectado al medio físico. Además, debe garantizarse con los mecanismos correspondientes, que se puedan mantener abiertas varias comunicaciones simultáneas con el mismo destino, o distintos destinos si estamos en un medio compartido. Esto es lo que se llama multiplexar (superponer pero sin que se interfieran) varios enlaces lógicos (varias comunicaciones o conversaciones) sobre un mismo enlace físico (sobre un mismo medio) . Un protocolo de acceso al medio deberá tener algún mecanismo para identificar y distinguir cada una de estas comunicaciones simultáneas y de permitir que desde el nivel superior de la pila de protocolos se puedan solicitar varios servicios simultáneamente. Redes (I)
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9.4. Definición del formato de la trama.
Unidad Didáctica V Definici ón del for mato de la trama.
Para que la comunicación entre dos equipos pueda realizarse es necesario que, en última instancia, la información sea transmitida por el medio físico. Esta información no puede ser introducida de manera continua en el medio, sino que tiene que ser troceada en unidades de un tamaño máximo que son transmitidas individualmente. Se llama trama a cada una de estas unidades de información que son inyectadas en el medio físico. Estas tramas, aparte de la información en sí que se quiere transmitir, tienen que contener cierta información de control, como por ejemplo: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
delimitadores de inicio y fin de trama, direcciones de origen y destino de la trama, información sobre la longitud de la trama, información de flujo, información para control de errores, información útil para el arbitraje de acceso al medio, etc.
Alguna de esta información de control depende del mecanismo de arbitraje de acceso al medio que se esté empleando (delimitadores de inicio y fin de trama, información sobre la longitud de la trama y la información útil para el arbitraje de acceso al medio), por lo que el formato concreto de la trama dependerá de dicho mecanismo. Au toeval uación
Un protocolo que se encarga de gestionar la comunicación entre dos ordenadores a través de un enlace o medio físico debe encargarse de... a) Control de errores, de flujo y de las estaciones que quieran transmitir. b) Control de errores, de flujo, de Multiplexación y del formato de la trama. c) Control de errores, de flujo y de ancho de banda del medio físico. d) De ninguna de las anteriores.
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10. Comunicación por el enlace en un medio compartido
Unidad Didáctica V Comunicación por el enlace en un medio co mpartido Con este trabajo de instalar una red local, Víctor se está enterando de muchas cosas que antes no conocía y otras que no tenía muy claro o no sabía el por qué son así. Por ejemplo sabía que para que un ordenador forme parte de una red de ordenadores es imprescindible que venga provisto de una tarjeta de red en la que se conectará el latiguillo (concretamente el conector RJ45 o cualquier otro) y que a esa tarjeta tenía que asignarle una dirección IP única en la red, pero no sabía que esa dirección es para uso del usuario y algunas aplicaciones, porque la comunicación física se realiza a través de un identificador único en el mundo que cada tarjeta de red trae de fábrica, llamada dirección MAC. Víctor también tenía claro que la red que monta habitualmente era "tipo Ethernet", pero no tenía ni idea de qué significaba eso. Ahora sabe que es un tipo de red basada en una solución comercial y que según el tipo de cable utilizado recibe una nomenclatura diferente, la que ellos han montado es una 100BaseT.
La mayoría de las redes de área local son redes de difusión ; es decir, redes en las que existe un único canal de comunicación al que están conectados todos los equipos de la red y a través del cual tienen que transmitir todos ellos. En este tipo de redes, el nivel de acceso a la red, aparte de mecanismos para controlar los errores, para controlar el flujo y para multiplexar varios enlaces lógicos, tiene que incorporar algún mecanismo que controle y gestione la utilización del medio , para impedir que más de un equipo transmita al mismo tiempo. Es decir, en este tipo de redes el canal de comunicación es considerado como un recurso compartido de uso exclusivo por el que compiten todos los equipos conectados a la red y, por tanto, tendrá que haber un mecanismo que arbitre su uso. Dicho mecanismo o protocolo recibe el nombre de protocolo de control de acceso al medio (MAC - Medium Access Control).
Existen dos estrategias o filosofías principales a la hora de administrar el acceso al medio físico. Dichas estrategias son:
Paso de testigo . Esta estrategia se basa en el establecimiento de un mecanismo de turnos para distribuir el uso del medio físico , una solución lógica que plantearíamos todos nosotros para la resolución de un problema semejante. Cada equipo tiene que esperar a que le llegue el turno para poder transmitir y tiene que encargarse de pasar el testigo o turno al siguiente equipo. Como cada equipo sólo puede transmitir cuando tiene el
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turno, se evita que dos equipos usen el medio físico al mismo tiempo. Este tipo de estrategia es aplicable tanto en redes de difusión con topología en bus (por consiguiente, también en estrella) como en redes de difusión con topología en anillo. En las topologías en bus (o estrella) se sigue la norma 802.4, también conocida con el nombre de token-bus (token = testigo) que define todas las particularidades de este protocolo de control de acceso al medio. Por otra parte, en topol ogías en anillo se sigu e la norma 802.5, también conocida con el nombre de token-ring .
Contienda. Esta estrategia no contempla turnos, sino una "lucha encarnizada" por la obtención del medio compartido . En un protocolo de contienda cada equipo es libre de transmitir cuando así lo necesite, y es a posteriori cuando se resuelven los conflictos que se derivan del hecho de que dos equipos transmitan al mismo tiempo. No hay un arbitraje para repartir el uso del medio sino un arbitraje para resolver los conflictos y disputas que se vayan produciendo. Este tipo de estrategia es aplicable sólo en topologías en bus (por consiguiente, también en estrella) y se sig ue la nor ma 802.3, también conocida con el nombre CSMA-CD: Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection - Acceso multiple (medio compartido con contienda) por detección de portadora con detección de colisiones. Au toeval uación
La estrategia de acceso al medio en la que se establecen turnos para utilizarlo... a) Se denomina paso por testigo. b) Se denomina por contienda. c) Las dos utilizan el mismo mecanismo. d) Ninguna de las anteriores
Si reflexionamos atentamente sobre las tareas concretas de las que tiene que encargarse un protocolo para la comunicación por un enlace compartido, nos daremos cuenta de que hay dos clases de tareas bien diferenciadas:
las que se encargan de gestionar la correcta comunicación entre los dos equipos implicados en la comunicación (control de errores, control de flujo y multiplexación de varios enlaces lógicos) y las que se encargan de solucionar la problemática de encontrarse en un medio compartido cuyo uso hay que repartir entre todos los equipos conectados (control de acceso al medio).
Esto da lugar a una división en dos subniveles independientes, cada uno de los cuales cuenta con sus propios protocolos utilizables:
Control Lógico del Enlace (LLC - Logical Link Control). Se encarga de las tareas relacionadas con la gestión de una comunicación fiable, fluida y libre de errores . Este protocolo es independiente del protocolo de acceso al medio que se use. Los requisitos que debe cumplir cualquier protocolo que quiera actuar en este subnivel vienen definidos en la norma 802.2. Control d e Acceso al Medio (MAC - Medium Access Control). Se encarga de las tareas relacionadas con el arbitraje del medio com partido .
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Por su parte, la norma 802.1 se encarga de definir cómo debe de ser la interfaz que se ofrece a los protocolos de nivel superior; es decir, cuál es el formato de las funciones que se le ofrecen y que pueden ser invocadas desde niveles superiores para utilizar los servicios que se ofrecen. Para saber más: En este enlace puedes encontrar las distintas normas IEEE 802.X que existen para constituir redes de área local. Por tanto te aconsejamos que lo revises y observes las características y peculiarid ades de cada norm a. Normas IEEE 802.X para redes de Á rea loc al [Versión en caché]
Redes (I)
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10.1. Direcci onamient o MAC
Unidad Didáctica V Direccionamiento MAC
En una red de difusión, el medio es compartido, lo que quiere decir que todos los equipos conectados "oyen" lo que pasa a través del mismo. Sin embargo, sólo el equipo al que va dirigida la información debe "escucharla". Independientemente del protocolo MAC concreto que se esté utilizando, existe un mecanismo de direccionamiento a este nivel para que los equipos sepan si la información que en un instante dado circula por el canal va dirigida a ellos o no. Es lo que se llama dirección física o dirección MAC de un equipo. Más concretamente esta dirección pertenece a la tarjeta de red, pues la dirección va asociada a ella (un equipo con dos tarjetas de red tiene dos direcciones MAC, una por tarjeta) y la llevan almacenada en una pequeña memoria que poseen las propias tarjetas. Esta dirección les viene asignada de fábrica y no se puede variar. Por el mecanismo que hay establecido para que los fabricantes asignen direcciones a las tarjetas que fabrican, está garantizado que la dirección MAC de cada tarjeta de red es única en el mundo.
Una tarjeta oye todo lo que circula por la red pero, en condiciones normales, tan sólo escucha lo que va destinado a su dirección MAC. Una dirección MAC está formada por 48 bits, agrupados en seis o ctetos, donde cada octeto se representa por dos dígitos hexadecimales (xx:xx:xx:xx:xx:xx). Por ejemplo, 5D:1E:23:10:9F:A3 podría ser una dirección MAC. Existe una dirección MAC especial, la FF:FF:FF:FF:FF:FF (todos los bits a 1 en la dirección), que es lo que se llama dirección broadcast o dirección de difusión . Cuando una trama tiene como dirección de destino esta dirección, es escuchada y procesada por todos los equipos que se encuentran conectados al medio. Por tanto, la dirección b roadcast representa a todos lo equip os de la red de área local. Au toeval uación
Una dirección MAC... a) Es la dirección que tiene un equipo en su protocolo para identificarse de otros. b) Es una dirección que se establece cuando el equipo se conecta a una red. c) Es una dirección que viene con la tarjeta de red y no se puede modificar. d) Es una dirección que viene con la tarjeta de red y la podemos modificar
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a la hora de configurar la red.
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10.2. Redes Ethernet
Unidad Didáctica V Redes Ethernet
Ethernet es la solución comercial más extendida para la capa de acceso a la red (físico y de enlace) en una LAN que sigue la norma 802.3; es decir, que sigue una estrategia de acceso al medio de contienda en un medio compartido con topología en bus (de cable coaxial fino o grueso) o topología en estrella (de cable par trenzado o fibra óptica). Concretamente contempla los siguientes tipos d e cableado: NOTA: La nomenclatura que se usa para describir los tipos de cableado es la siguiente: Velocidad - Tipo de señal - Longitud/tipo de cable
10Base5. También conocida como Ethernet gruesa. Utiliza cable coaxial grueso de 50 ohmios de impedancia (banda base) y sigue una topología en bus. Se pueden llegar a alcanzar velocidades de hasta 10 Mbps. Puede alcanzar una longitud de hasta 500 metros, no pudiéndose conectar más de 100 equipos. 10Base2. También conocida como Ethernet fina, supone una alternativa más económica a la 10Base5; de hecho es mucho más utilizada. Utiliza cable coaxial fino de 50 ohmios de impedancia (banda base) y sigue una topología en bus. Se pueden llegar a alcanzar velocidades de hasta 10 Mbps. Puede alcanzar una longitud de hasta 185 metros (casi 200), no pudiéndose conectar más de 30 equipos.
NOTA: Este tipo de cable es el que utiliza los conectores BNC comentados en este tema.
10BaseT. Esta modalidad de Ethernet es probablemente la más utilizada en la actualidad. Utiliza cable par trenzado no apantallado (UTP con conectores RJ 45) de 100 metros de longitud máxima, con una topología en estrella (uso de un hub). Se pueden llegar a alcanzar velocidades de hasta 10 Mbps. 10BaseFL . Esta modalidad de Ethernet utiliza fibra óptica con una topología en estrella y con una velocidad máxima de hasta 10 Mbps. Con el uso de fibra óptica se puede cubrir mayores distancias en la red de área local (varios kilómetros) 100BaseT y 100BaseFL . También conocidas como Fast-Ethernet, funcionan a velocidades de 100 Mbps con cable de par trenzado y fibra óptica respectivamente.
Veamos ahora cómo funciona el protocolo de contienda de control de acceso al medio CSMA/CD (norma 802.3) utilizado en las redes Ethernet. El término CSMA/CD significa "Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection"; es decir, "Acceso multiple por detección de portadora con detección de colisiones". Analicemos detenidamente qué significa esto. Como sabemos, en una red ethernet, nos encontramos en un medio compartido regido por un protocolo de contienda. Esto quiere decir, por definición, que cualquier equipo que se encuentre conectado al medio puede transmitir datos por él en cualquier instante. Esta circunstancia es la que se quiere describir con el término "acceso múltiple". En este escenario, es probable que dos equipos coincidan en la transmisión de datos por el medio, bien porque transmiten al mismo tiempo o bien porque uno empiece a transmitir cuando el otro todavía no ha acabado de hacerlo. Esta circunstancia recibe el nombre de colisión y cuando se produce, los datos que circulan por el medio quedan dañados e inservibles, viéndose los equipos involucrados obligados a retransmitir los datos nuevamente. Por tanto, es de vital importancia en este tipo de redes reducir al mínimo el número de colisiones.
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Cuando un equipo necesita transmitir datos, primero escucha el medio para comprobar si hay algún otro equipo transmitiendo, si el medio está inactivo inicia la transmisión, mientras que, si el medio está ocupado se espera unos microsegundos antes de volverlo a intentar.
A esta acción de comprobar la actividad del medio antes de emitir se la conoce con el nombre de " detección de portadora", que viene a ser equivalente a decir "comprobar el medio". Este mecanismo de "escuchar antes de hablar" evita la mayor parte de las colisiones. Sin embargo, no evita aquéllas que se producen cuando dos equipos quieren transmitir exactamente al mismo tiempo, caso en el que ambos ven el medio vacío y empiezan a transmitir, produciéndose la colisión.
DEMO: Vea una representación de la com probació n del medio para evitar colisio nes
Otra de las características de este protocolo es que, un equipo, al mismo tiempo que está emitiendo, está comprobando si se produce una colisión. De esta manera, nada más detectarse la colisión, el equipo interrumpe inmediatamente su transmisión y no termina de transmitir su trama, pues una vez que se produce una colisión la información queda mutilada y es ya irrecuperable, por lo que no merece la pena seguir transmitiendo. Esto se traduce en un ahorro de tiempo y en un mejor aprovechamiento de la red. Este mecanismo de interrupción inmediata de la transmisión nada más detectarse una colisión se conoce con el nombre de "detección de c olisión ". Redes (I)
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10.3. Otros elementos p resentes en las LA N
Unidad Didáctica V Otros elementos presentes en las LAN
En una red de área local, todos los equipos conectados comparten el mismo medio y por lo tanto pueden comunicarse directamente a través de él. Como hemos visto en el apartado anterior, todas las tecnologías que se pueden emplear para poner en marcha una red de área local presentan distintas limitaciones respecto a las distancias que se pueden cubrir y respecto al número de equipos que pueden conectarse al medio .
¿Qué sucede si necesitamos cubrir más distancia de la que podemos con la tecnología que vamos a utilizar en nuestra LAN o necesitamos conectar más equipos de los permitidos?
Por ejemplo, imaginemos una Ethernet 10BaseT (par trenzado en estrella) en la que se está utilizando un hub de 8 puertos o conectores para RJ 45. Esto implicaría que en la LAN tan sólo podría haber un máximo de 8 equipos. Otro ejemplo, imaginemos una Ethernet 10Base2 a la que necesitamos añadir un conjunto de equipos a una distancia fuera del rango de 185 metros, que es lo que cubre dicha LAN. ¿Qué podemos hacer en estos casos?
Una solución podría ser montar otra red de área local totalmente distinta a la existente. En este caso, para que dos equipos que se encuentran cada uno en una de estas dos LAN distintas puedan comunicarse, tendremos que utilizar soluciones de nivel superior, como veremos en el tema siguiente. Si queremos implantar una solución que se quede en este nivel, el nivel de acceso a la red (es decir, si queremos una solución que amplíe la capacidad de la LAN, pero donde los nuevos equipos sigan participando del medio compartido), tendremos que hacer uso de unos elementos que sirvan de "empalme" entre la LAN ya existente y el nuevo segmento que se añada. La solución consiste en tener dos segmentos distintos de cable unidos por un elemento que haga de puente para que, aunque físicamente sean dos cables distintos, lógicamente parezca que el medio físico sigue siendo único y compartido por todos.
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Estos elementos que pueden hacer de enlace o "empalme" entre dos segmentos distintos de una misma LAN, son los siguientes:
Hub o concentrador . Es lo que se llama un dispositivo "tonto", pues lo único que hace es reenviar lo que recibe por una de sus entradas al resto de ellas, simulando la existencia de un medio compartido. En cada puerto (entrada) del dispositivo puede haber conectado un equipo individual o un segmento completo de la LAN.
Switch o conmutador . Es un dispositivo que cuenta con cierta "inteligencia", pues:
1. Es capaz de escuchar y aprender las direcciones MAC de los equipos que se encuentran conectados y a través de qué puerto (entrada) se encuentran conectados. 2. Esto lo hace dinámicamente escuchando las tramas que circulan por la LAN y asociando la dirección de origen de la trama con el puerto por el que le llega dicha trama. 3. De esta manera, en vez de reenviar una trama por todos los puertos para simular un medio compartido, sólo tendrá que mandarlo por aquella entrada en la que ha aprendido que se encuentra el equipo destino de la trama. 4. En cada puerto (entrada) del dispositivo puede haber conectado un equipo individual o un segmento completo de la LAN. En este último caso, para esa entrada aprenderá más de una dirección MAC, la de todos los equipos del segmento. 5. Además, el uso de un switch reducirá considerablemente el tráfico y aumentará la eficiencia de la LAN. Esto es debido a que ambos segmentos de la LAN quedan, en cierto modo, aislados ya que sólo se producirá transferencia de tramas de uno a otro cuando sea necesario; es decir, cuando la comunicación vaya a tener lugar entre dos equipos que se encuentran cada uno en uno de los segmentos.
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Bridge o puente. Este elemento tiene la misma "inteligencia" que un switch y la única diferencia con respecto a éste es que, además, es capaz de hacer de enlace o "empalme" entre dos redes que siguen normas distintas de funcionamiento; por ejemplo, una Ethernet y una Token-Ring. Por lo tanto, este elemento no sólo es capaz de aprender direcciones MAC, sino que también es capaz de hacer de intermediario o traductor entre dos segmentos que "hablan distinto idioma".
Au toeval uación
Un switch es un dispositivo que... a) Conecta a ordenadores entre sí: cuando una trama le llega no es capaz de reconocer el destino y la manda por todos los puertos. b) Conecta a ordenadores entre sí: cuando una trama le llega no es capaz de reconocer el destino y la manda por todos los puertos. A demás es capaz de conectar redes diferentes entre sí. c) Conecta a ordenadores entre sí: cuando una trama le llega es capaz de reconocer el destino y la manda solamente por el puerto al que se conecta el ordenador destino. d) Es un dispositivo que se utiliza para conectar dos redes diferentes.
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11. Comunicación por un enlace punto a punt o
Unidad Didáctica V Comunicación por u n enlace punto a punto La oficina para gestoría debe tener un enlace con otra oficina similar más antigua. Este enlace no tiene que ser permanente ni durante mucho tiempo, se tratará básicamente del envío de archivos de copias de seguridad entre ambas oficinas, de forma que cada oficina disponga al final del día de una copia de todo lo realizado en la otra oficina. De este modo si ocurriera alguna catástrofe en una de las oficinas la información se salvaría porque tendrían copia en la otra. Jesús ha ideado un sistema de comunicación que se va a realizar de forma automática y vía telefónica (a través de modem) entre dos ordenadores de cada una de las oficinas (punto a punto), cada dos horas y con una duración media de tres minutos. Un enlace punto a punto entre dos equipos es un medio físico compartido única y exclusivamente por esos dos equipos a través del cual se pueden comun icar.
En estos casos no es necesario ningún mecanismo de arbitraje para acceder al medio, pues éste tan sólo es compartido por esos dos equipos. Por otra parte, sí será necesario llevar a cabo el resto de tareas asociadas a este nivel de la pila de protocolos: control de flujo, control de errores y multiplexación de varios enlaces lógicos sobre un mismo enlace físico. La mayor parte de la infraestructura de redes de área extensa está construida a partir de líneas punto a punto, que sirven para comunicar uno a uno a los distintos equipos que dan forma a la red. Sin embargo, el ejemplo más cercano a nosotros de uso de un enlace punto a punto para establecer una comunicación, lo tenemos en la conexión a Internet a través de un proveedor de servicios, que es la que utiliza el usuario común, generalmente a través de un módem y una línea telefónica. En este caso, el equipo del usuario tiene que conectarse a un equipo de su proveedor de Internet, que es el que le dará acceso o salida a la red. El establecimiento de la conexión con dicho equipo se realiza mediante una llamada telefónica al proveedor del servicio, momento en el que entre los dos equipos se establece un enlace físico a través de la línea telefónica por el cual pueden comunicarse.
Para regir cómo debe ser la comunicación por este tipo de enlace, se requiere de un protocolo punto a punto de enlace de datos en la línea, para realizar las funciones de la capa de acceso a la red. Los dos protocolos más utilizados para comunicaciones punto a punto son:
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SLIP (Serial Line Internet Protocol - Protocolo para redes punto a punto) y PPP (Point to Point Protocol - Protocolo Punto a Punto).
El protocolo PPP es el estándar de facto utilizado en Internet, aunque es capaz de transportar tráfico de nivel superior que no sea tráfico TCP/IP. A diferencia de SLIP, PPP es apto para su uso en líneas telefónicas conmutadas y, además, permite al proveedor de servicio asignar dinámicamente las direcciones IP a sus clientes, algo muy común actualmente. Igualmente, PPP permite configurar algunos parámetros de la conexión como puede ser la máxima unid ad de transmisi ón (MTU) del enlace; es decir, el tamaño máxim o de la trama que puede circul ar por el enlace.
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