SENA REGIONAL GUAJIRA
CENTRO INDUSTRIAL Y DE ENERGIAS ALTERNATIVAS
ADMINISTRACION DE REDES DE COMPUTADORES
MODULO: Cableado Estructurado
Taller 2: “Principios básicos de la conexión en red”
Descripción general
La primera parte de este capítulo cubre la definición de red, sus orígenes, sus beneficios, y la función del cableado en una red y los tipos de redes. La segunda parte presenta los distintos tipos de topologías: física y lógica; se mencionan el modelo OSI y sus capas, y los dispositivos de red utilizados en cada capa. Al finalizar este capítulo, el estudiante tendrá una mejor compresión de por qué el cableado es tan necesario para la funcionalidad de la red.
Objetivos de aprendizaje
Al completar este módulo, los estudiantes podrán realizar tareas relacionadas con lo siguiente:
• 2.1 Descripción general de la conexión en red
• 2.2 Topologías de red
• 2.3 Descripción general del modelo OSI
• 2.4 Funciones de la capa física
• 2.5 Funciones de la capa de enlace de datos
• 2.6 Funciones de otras capas
Investigación:
1) Realice una breve comparación entre los diferentes tipos de redes.
*LAN: Significa Red de área local. Es un conjunto de equipos que pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña mediante una red, generalmente con la misma tecnología
La velocidad de transferencia de datos en una red de área local puede alcanzar hasta 10 Mbps y 1 Gbps
Una red de área local puede contener 100, o incluso 1000, usuarios.
*MAN: Red de área metropolitana) conecta diversas LAN cercanas geográficamente (en un área de alrededor de cincuenta kilómetros) entre sí a alta velocidad.
Una MAN está compuesta por conmutadores o routers conectados entre sí mediante conexiones de alta velocidad (generalmente cables de fibra óptica).
*WAN: Red de área extensa) conecta múltiples LAN entre sí a través de grandes distancias geográficas.
La velocidad disponible en una WAN varía según el costo de las conexiones (que aumenta con la distancia) y puede ser baja.
Las WAN funcionan con routers, que pueden "elegir" la ruta más apropiada para que los datos lleguen a un nodo de la red.
2) Que son las redes SAN
Una red SAN se distingue de otros modos de almacenamiento en red por el modo de acceso a bajo nivel. El tipo de tráfico en una SAN es muy similar al de los discos duros como ATA,SATA y SCSI. En otros métodos de almacenamiento, (como SMB o NFS), el servidor solicita un determinado fichero, p.ej."/home/usuario/rocks". En una SAN el servidor solicita "el bloque 6000 del disco 4". La mayoría de las SAN actuales usan el protocolo SCSI para acceder a los datos de la SAN, aunque no usen interfaces físicas SCSI. Este tipo de redes de datos se han utilizado y se utilizan tradicionalmente en grandes main frames como en IBM, SUN o HP. Aunque recientemente con la incorporación de Microsoft se ha empezado a utilizar en máquinas con sistemas operativos Microsoft.
3) Diferencia entre las topologías lógicas y físicas
La topología lógica, a diferencia de la topología física, es la manera en que los datos viajan por las líneas de comunicación. Las topologías lógicas más comunes son Ethernet, Red en anillo y FDDI.
4) Realice un breve resumen sobre las capas del modelo OSI
REDUCE LA COMPLEJIDAD
ESTANDARIZA LA INTERFACES
FACILITA EL DISEÑO MODULAR
ASEGURALA INTEROPERABILIDAD DE LA TECNOLOGIA
ACELERA LA EVOLUCION
· Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de manejar.
Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos por diferentes fabricantes.
Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.
Evita que los cambios en una capa afecten las otras capas.
Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje
5) Cuales son los principales protocolos utilizados en cada una de las capas del modelo OSI.
HTTP ,FTP,SMTP ,POP ,SSH,TELNET,SNMP ,DNS,.TFTP,TCP,UDP
6) Haga una pequeña descripción sobre los diferentes dispositivos utilizados en las cuatro primeras capas del modelo OSI.
La Capa Física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio (p.e. tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.)
Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es uni o bidireccional (símplex, dúplex o full-dúplex). También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas.
Se encarga de transformar una trama de datos proveniente del nivel de enlace en una señal adecuada al medio físico utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión por cable) o electromagnéticos (transmisión sin cables). Estos últimos, dependiendo de la frecuencia / longitud de onda de la señal pueden ser ópticos, de micro-ondas o de radio. Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso; se encarga de transformar la señal transmitida en tramas de datos binarios que serán entregados al nivel de enlace.
Sus principales funciones se pueden resumir como:
- Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
- Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
- Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
- Transmitir el flujo de bits a través del medio.
- Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas
- Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
- Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta).
El nivel físico recibe una trama binaria que debe convertir a una señal eléctrica, electromagnética u otra dependiendo del medio, de tal forma que a pesar de la degradación que pueda sufrir en el medio de transmisión vuelva a ser interpretable correctamente en el receptor.
En el caso más sencillo el medio es directamente digital, como en el caso de las fibras ópticas, dado que por ellas se transmiten pulsos de luz.
Cuando el medio no es digital hay que codificar la señal, en los casos más sencillos la codificación puede ser por pulsos de tensión (PCM o Pulse Code Modulation) (por ejemplo 5 V para los "unos" y 0 V para los "ceros"), es lo que se llaman codificación unipolar RZ. Otros medios se codifican mediante presencia o ausencia de corriente. En general estas codificaciones son muy simples y no usan bien la capacidad de medio. Cuando se quiere sacar más partido al medio se usan técnicas de modulación más complejas, y suelen ser muy dependientes de las características del medio concreto.
En los casos más complejos, como suelen ser las comunicaciones inalámbricas, se pueden dar modulaciones muy sofisticadas, este es el caso de los estándares Wi-Fi, en el que se utiliza codificación OFDM.
Topología y medios compartidos
Indirectamente, el tipo de conexión que se haga en la capa física puede influir en el diseño de la capa de Enlace. Atendiendo al número de equipos que comparten un medio hay dos posibilidades:
- Conexiones punto a punto: que se establecen entre dos equipos y que no admiten ser compartidas por terceros
- Conexiones multipunto: en la que más de dos equipos pueden usar el medio.
Así por ejemplo la fibra óptica no permite fácilmente conexiones multipunto (sin embargo, véase FDDI) y por el contrario las conexiones inalámbricas son inherentemente multipunto (sin embargo, véanse los enlaces infrarrojos). Hay topologías por ejemplo la topología de anillo, que permiten conectar muchas máquinas a partir de una serie de conexiones punto a punto.
A la hora de diseñar una red hay equipos adicionales que pueden funcionar a nivel físico, se trata de los repetidores, en esencia se trata de equipos que amplifican la señal, pudiendo también regenerarla. En las redes Ethernet con la opción de cableado de par trenzado (la más común hoy por hoy) se emplean unos equipos de interconexión llamados concentradores (repetidores en las redes 10Base-2) más conocidos por su nombre en inglés (hubs) que convierten una topología física en estrella en un bus lógico y que actúan exclusivamente a nivel físico, a diferencia de los conmutadores (switches) que actúan a nivel de enlace.
Capa de enlace de datos (Capa 2)
Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. También puede incluir algún mecanismo de regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor.
La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.
Se hace un direccionamiento de los datos en la red ya sea en la distribución adecuada desde un emisor a un receptor, la notificación de errores, de la topología de la red de cualquier tipo. La tarjeta NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red en español o Tarjeta de Red) que se encarga que tengamos conexión, posee una dirección MAC (control de acceso al medio) y la LLC (control de enlace lógico).
Los Switches realizan su función en esta capa.
El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores.
Adicionalmente la capa de red lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande). La PDU de la capa 3 es el paquete.
Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.
En este nivel se determina la ruta de los datos (Direccionamiento físico) y su receptor final IP
Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica a destacar es que debe aislar a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación. En esta capa se proveen servicios de conexión para la capa de sesión que serán utilizados finalmente por los usuarios de la red al enviar y recibir paquetes. Estos servicios estarán asociados al tipo de comunicación empleada, la cual puede ser diferente según el requerimiento que se le haga a la capa de transporte. Por ejemplo, la comunicación puede ser manejada para que los paquetes sean entregados en el orden exacto en que se enviaron, asegurando una comunicación punto a punto libre de errores, o sin tener en cuenta el orden de envío. Una de las dos modalidades debe establecerse antes de comenzar la comunicación para que una sesión determinada envíe paquetes, y ése será el tipo de servicio brindado por la capa de transporte hasta que la sesión finalice. De la explicación del funcionamiento de esta capa se desprende que no está tan encadenada a capas inferiores como en el caso de las capas 1 a 3, sino que el servicio a prestar se determina cada vez que una sesión desea establecer una comunicación. Todo el servicio que presta la capa está gestionado por las cabeceras que agrega al paquete a transmitir.
En resumen, podemos definir a la capa de transporte como:
Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmentos.
7) Cuales son los principales inconvenientes en la capa física del modelo OSI
UNOS DE LOS INCONVENIENTES PUEDE EL MAL PONCHAMIENTO ,LA MALA CONFIGURACION,CONEXIÓN DE LOS CABLES ,EL MANEJO ADECUADO DEL VOLTAJE ,Y SU ADECUADO INST Definir las características físicas (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión).
- Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
- Transmitir el flujo de bits a través del medio. No existe estructura alguna.
- Manejar voltajes y pulsos eléctricos.
- Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe
La mala instalación del cableado, la atenuación, diafonía, impedancia, la caída de la red., etc
8) Describa las subdivisiones que existen en la capa de enlace del modelo OSI
En la capa enlace la subdivisión que se presenta son las tramas para fragmentar los paquetes provenientes de la capa de red.
9) Que es la MAC en las tarjetas de redes y para que sirve.
Las direcciones MAC son únicas a nivel mundial, puesto que son escritas directamente, en forma binaria, en el hardware en su momento de fabricación. Debido a esto, las direcciones MAC son a veces llamadas Las Direcciones Quemadas" (BIA, por las siglas de Burned-in Address).
La dirección MAC es un número único de 48 bits asignado a cada tarjeta de red. Se conoce también como la dirección física en cuanto identificar dispositivos de red.
Una tarjeta de red permite la comunicación entre diferentes aparatos conectados entre si y también permite compartir recursos entre dos o más equipos (discos duros, CD-ROM, impresoras, etc). A las tarjetas de red también se les llama adaptador de red o NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red en español). Hay diversos tipos de adaptadores en función del tipo de cableado o arquitectura que se utilice en la red (coaxial fino, coaxial grueso, Token Ring, etc.), pero actualmente el más común es del tipo Ethernet utilizando un interfaz o conector RJ-45.
10) Breve historia del modelo OSI
Historia
En sus inicios, el desarrollo de redes sucedió con desorden en muchos sentidos. A principios de la década
de 1980 se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y el tamaño de las redes. A medida que las
empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnología de networking, las redes se agregaban o
expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las nuevas tecnologías de red.
Para mediados de la década de 1980, estas empresas comenzaron a sufrir las consecuencias de la rápida
expansión. De la misma forma en que las personas que no hablan un mismo idioma tienen dificultades
para comunicarse, las redes que utilizaban diferentes especificaciones e implementaciones tenían
dificultades para intercambiar información. El mismo problema surgía con las empresas que desarrollaban
tecnologías de networking privadas o propietarias. "Propietario" significa que una sola empresa o un
pequeño grupo de empresas controla todo uso de la tecnología. Las tecnologías de networking que
respetaban reglas propietarias en forma estricta no podían comunicarse con tecnologías que usaban reglas
propietarias diferentes.
Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización Internacional para la
Estandarización (ISO) investigó modelos de networking como la red de Digital Equipment Corporation
(DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (SNA) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas
aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo
de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes.
Modelo OSI
El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconection)
lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por ISO. Proporcionó a los fabricantes un
conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos
tipos de tecnología de red producidos por las empresas a nivel mundial.
El modelo de referencia OSI se ha convertido en el modelo principal para las comunicaciones por red.
Aunque existen otros modelos, la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el
modelo de referencia de OSI. Esto es en particular así cuando lo que buscan es enseñar a los usuarios a
utilizar sus productos.
El modelo en sí mismo no puede ser considerado una arquitectura, ya que no especifica el protocolo que
debe ser usado en cada capa, sino que suele hablarse de modelo de referencia. Este modelo está dividido
en siete capas:
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