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Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014
Ing. Robert Andrade Troya 1
Fundamentos de Cableado de Voz y Datos
Ing. Robert Andrade Troya
2014
Capítulo 2 ‐ Agenda
Fundamentos de Redes
• Introducción a las redes
• Tipos de redes
• Revisión del modelo OSI
• Funciones de la capa física
• Funciones de la capa de enlace de datos
• Funciones de las otras capas
Introducción a las RedesQué es una Red de Computadoras ?
Objetivos y Beneficios de las Redes
Características de las RedesEnlaces de Comunicación
Tipos de RedesSegún la Forma de Procesamiento
Según la Técnica de Transmisión
Según el Alcance Geográfico
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Introducción a las Redes¿Qué es una red de computadores?
Definición técnica:Conjunto de Computadores y dispositivos auxiliares que se
encuentran interconectados entre sí, y que permiten el intercambio de información
Interconexión por medio de diversos tipos de enlaces
Definición administrativa:Herramienta tecnológica que ofrece a las empresas
significativos ahorros de costos en la producción y venta de sus bienes y servicios, en la comunicación interna y externa, y en su administración general
Basada en computadores y enlaces de comunicación
Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes
Ahorros en costos de producción, distribución y venta de bienes y servicios
Industria:
Ej: Líneas de producción automatizadas
Comercio:
Reducción del costo de Inventarios
Venta Electrónica.
Banca:
Sobra mencionar su importancia en este campo!
Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes
Ahorros en comunicación interna y externa
Interna:
E‐Mail, GroupWare, etc.
Tecnología CTI (Computer Telephony Integration)
Intranets.
Externa:
E‐Mail, Extranets y Telefonía a través de la Internet
Internet como medio de transmisión de Datos.
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Introducción a las RedesObjetivos y Beneficios de las Redes
Ahorros en todos los aspectos administrativos de la empresa
Administración:
Facilidades para la recopilación y acceso a información actualizada sobre el estado de la empresa
Atención a Clientes:
A través de tecnologías como Workflow, se mejora en forma espectacular el nivel de servicio dado a clientes
Capacitación Interna:
Intranets, Videoconferencias, etc.
Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes
Sus características varían de acuerdo a varios factores tales como:
Número de dispositivos enlazados
Caso mas simple: 2 computadores interconectados
Caso mas complejo: la Internet!!
Alcance geográfico
Alcance local (oficina, edificio), metropolitano (ciudad), nacional, internacional, o mundial
Medios físicos de transmisión de señales
Alámbricos (cobre, fibra óptica, etc.) o inalámbricos(aire)
Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes
Forma de procesamiento de la información
Procesamiento Centralizado
Procesamiento Distribuido
Accesibilidad de la Red
Redes Privadas: pertenecen a una sola empresa o grupo
Redes Públicas: libre acceso a todo quien pueda pagar la tarifa de uso (ej: la Internet)
Forma de transmisión de la información Alámbricos
Transmisión Dedicada vs Transmisión Broadcast
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Introducción a las RedesCaracterísticas de las Redes
Pero a mas de las características que las diferencian, las Redes también tienen ciertas características comunes:
Requieren Enlaces de Transmisión ==> 2 formas:
Enlaces Dedicados
Enlaces Compartidos
Requieren de Software de Control de la comunicación
Varias alternativas: TCP/IP (usado en Internet), SNA (usado en ambientes IBM), NetBIOS (usado en ambientes Microsoft), etc.
Introducción a las RedesEnlaces de Transmisión
Enlaces Dedicados
Conectan sólo 2 dispositivos (nodos)
Varios Enlaces pueden ser combinados entre sí, a fin de interconectar todos los nodos necesarios
3 esquemas de combinación:
• Todos‐contra‐Todos, Nodo‐Central, Mixto
Enlaces Compartidos
Conectan a mas de 2 nodos en forma simultánea
Requieren mecanismos de Control de Acceso
Introducción a las RedesEnlaces de Transmisión Dedicados
HostModem
Línea de Pacifictel oEnlace de Radio
Modem
Uplink: f1Downlink: f2
Uplink: f1Downlink: f2
Host Host
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Introducción a las RedesEnlaces Dedicados ‐ Características
Un Enlace Dedicado siempre está disponible para cualquiera de los 2 nodos
No se requiere controlar el acceso al medio!
Cuando se requiere conectar mas de 2 Nodos, hay que combinarlos: 3 esquemas:
Todos-contra-Todos, Nodo-Central, Mixto
Puede operar en 2 modos:
Half-Duplex (H-D):
• (sólo 1 de los 2 puede Tx a la vez)
Full-Duplex (F-D):
• (ambos dispositivos pueden Tx a la vez)
• Un Enlace F-D se puede implementar por medio de dos Enlaces H-D
Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Todos‐contra‐todos
3 Estaciones
4 Estaciones
5 Estaciones
• Si se requiere que exista comunicación “total” entre todos los nodos de la Red, el # de Enlaces debe ser:
– X (X ‐ 1) / 2– (X ‐ 1) puertos en cada “nodo”
• Solución impráctica (costosa) para mayoría de casos!
Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Nodo Central
• Una alternativa sería usar Enlaces Dedicados en forma centralizada– Muy usada en nuestro medio, especialmente por Bancos
• Ventajas: Ahorros en Costo!
• Desventajas:– Depende de 1 nodo central !
– Procesamiento Centralizado
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Introducción a las RedesEnlaces Dedicados: Esquema Mixto
Nodo Final
Nodo Intermedio(Típicamente un Router)
• Si se requiere Procesamiento Distribuido, el Esquema de Nodo‐Central no es el adecuado
• Una alternativa es emplear un Esquema Mixto
– Conexiones entre varios nodos
– Varios de ellos asumen papel central para sus adyacentes
EnlacesDedicados
Ejemplo: la Internet!
Introducción a las RedesEnlaces Compartidos
BroadcastSatelital
Broadcast en LAN’s
Broadcast enSistemas Packet Radio
Introducción a las RedesEnlaces Compartidos – Características
Un Enlace Compartido no siempre está disponible para los 2 nodos
Requiere de un proceso de control de acceso al medio
• Proceso implementado por medio de Software de Control (Protocolos de Control de Acceso)
Cuando un Nodo Tx, todos los demás reciben
Sólo un Nodo puede Tx al mismo tiempo
No puede operar en modo Full-Duplex, ya que implicaría la Tx de nodos en forma simultánea
• Cada nodo debe esperar su “turno” para poder Tx
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Tipos de Redes
• Según la Forma de Procesamiento: 2 formas
–De Procesamiento Centralizado
–De Procesamiento Distribuído
• Según la Técnica de Transmisión:
–Transmisión/Acceso Múltiple (Broadcast)
–Conmutadas (Switched)
• Según el Alcance Geográfico:
–De Area Local (LAN)
–De Area Extendida (MAN, WAN)
Tipos de RedesRedes Centralizadas
• Información es “mantenida” y “procesada” desde un Nodo Central de la Red. De allí es enviada hacia otros Nodos periféricos
– Puede emplear Esquemas de Nodo‐Central o Mixtos
• Generalmente basados en computadores “mainframe”
• Ventajas:
– “Simplicidad” de las Aplicaciones
• Desventajas:
– Confiabilidad
– Dependencia de un solo punto
Tipos de RedesRedes Distribuidas
• Información mantenida y procesada en varios Nodos
• Puede haber un Nodo Central de “consolidación”, cuya información es “replicada” en otros Nodos
• Existe mas de un “lugar” de Proceso
• Ventajas:
– Confiabilidad
– Aprovechan la capacidad de Procesamiento de varios nodos a la vez
• Desventajas:
– Compleja Implementación de las Aplicaciones
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Tipos de RedesBroadcast Networks
• Broadcast (Transmisión/Acceso Múltiple)
– Múltiples puntos accesan la Tx
• Basadas en Enlaces Compartidos
– Tx a múltiples nodos (a todos!) al mismo tiempo
• Ejemplos:
– Redes Satelitales
– Local Networks: Ethernet y Token‐Ring
Redes Ethernet
Redes Satelitales
Tipos de RedesSwitched Networks
• Switched (Commutadas)
– La Tx es “dirigida” a un punto específico
• Para llegar de un nodo a otro, deben “commutar” entre varios nodos intermedios. 2 modalidades principales:
• Circuit‐Switched• Packet‐Switched
Tipos de RedesSwitched Networks – 2 Modalidades
• Circuit Switched– No les interesa el “contenido” de la Información Tx– Ej: La Red Telefónica Pública (PTN)
• Packet Switched– Si les interesa el “contenido” de la Información Tx– Redes basadas en Controladores de Comunicaciones (ej: IBM 3725)
– Redes basadas en Bridges/Routers, Switches ATM• ATM: Asynchronous Transfer Mode
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Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Circuit Switching
Host A
Host B
Host CSN
Información
• El camino es establecido en base a señales de control
– No le interesa el contenido de la información Tx
– En una PTN la señal de control es el número de teléfono
Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching
• El camino o ruta es establecido en base la información (dirección) que lleva cada
paquete
– Si les interesa el contenido ya que deben “entenderla” para obtener la dirección
– La mayoría de Redes de Datos emplean esta modalidad
Paquete
Dirección Datos
Direcciones Posibles Destinos
Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching
EstacionesTRANSMISORAS
EstacionesRECEPTORAS
1
2
3
2
3
1 3 3 2 1 2 1 1 3 2
Red Compartida
1
3 1 3 21
1
11
2 2
3
3 3
3
Cada paquete lleva información de control para ser ruteado en forma
indepediente de los demás
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Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching
Circuíto Virtual
BA
C
D
E
32
1
32
1
3 2 1
Datagrama
BA
C
D
E
32
1
3 2 1
3
2
1
1 1
2
Packet Switched Networks, existen 2 formas de transmisión:
Tipos de RedesSwitched Networks – Modalid Packet Switching
2 Modalidades de Packet Switched Networks (PSN):
• PSN en base a Circuitos Virtuales
– Paquetes de control establecen la ruta de antemano.
• Todos los paquetes restantes siguen esa ruta, con lo cual se garantiza el correcto orden de llegada
– Conocida como transmisión Connection‐Oriented (C‐O)
• PSN en base a Datagrams
– Cada paquete es ruteado independientemente por el Switch, en base a su dirección destino
• Pueden llegar en cualquier orden
– Conocida como transmisión Connection‐Less (C‐L)
Tipos de RedesSwitched Networks – Dispositivos más comunes
Circuit Switches Packet Switches Central Telefónica
Pública PBX’s privados Centrales ISDN
(Integrated ServicesDigital Network)
Switches X.25
Switches Frame Relay
Bridges y Routers
Switching Hubs
Switches ATM
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Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico
• De Area Local (LAN’s)
– LAN’s con transmisión Broadcast
– LAN’s con transmisión Commutada (Switched)
• Mas allá del Alcance local
– MAN
– WAN
– TAN
Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico
}}
Distancia entre ProcesadoresProcesadores ubicados en el mismo ...
1 mt. Computador Multiprocesador
10 mt. Oficina
100 mt. Edificio LAN
1 Km. Campus
10 Km. Ciudad MAN TAN
100 Km. País
1.000 Km. Continente WAN
10.000 Km. Planeta (la Internet)
}
Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐ LAN
Local Area Networks: LAN’s
• Su alcance cubre un Área de Extensión Moderada
– Área de una oficina u edificio
• 2 formas básicas:
– LAN’s sobre Medio Compartido
• La forma mas tradicional de LAN’s
• Implica Tx Broadcast
– LAN’s Commutadas (Switched)
• Enlaces dedicado entre pares de Nodos, establecidos a través de “Switches”
Shared Media LAN
Switching Hub
Switched LAN
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Tipos de RedesLAN´s sobre Medio Compartido
• Un mismo medio es compartido entre varios nodos. Ejs:
– Un segmento de cable coaxial
– Una misma frecuencia de Radio
• Una misma LAN puede estar formada de varios segmentos, los que deben estar interconectados por dispositivos especiales
– Repetidores, Bridges, Routers, Switching Hubs
Tipos de RedesLAN´s Conmutadas (Switched)
Basadas en Switching Hubs
Dispositivo que interconecta varios segmentos de Red
Un Switching Hub permite que se conecte ya sea un solo nodo, o todo un segmento compartido entre varios nodos
Server1 Server2
Tipos de RedesLAN´s ‐ Algunos componentes
• Tarjetas de Red
– Independientes o integradas al computador
– Existen diferentes Tecnologías. Ejemplos:
• Ethernet, Token‐Ring, FDDI, Appletalk, etc.
– Incluyen una “Dirección Física” pregrabada
• Medios de Transmisión
• Dispositivos de Interconexión
– Repetidores, Hubs, Bridges, Routers, Switching Hubs
• Sistemas Operativos de Red (NOS)
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Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐MAN
Metropolitan Area Networks: MAN´s
• Típicamente cubre el Área de una ciudad (area metropolitana)
• Distancias Máximas < 50 Km.
• Generalmente diseñadas para transportar el tráfico de varias LAN’s y soportar aplicaciones que éstas no soportan
– Soporte de Aplicaciones Multimedia y Video Conferencias
• Ej: Red de TVCable
Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐WAN
Wide Area Networks: WAN’s
• Sin restricción de alcance
– Incluso alcance mundial
• Tasas de Transmisión generalmente bajas
– Tienden a ser mayores
• Varios ejemplos:
– Enlaces por líneas telefón.
– Redes Bancarias privadas
– La Internet
WAN
Tipos de RedesSegún el Alcance Geográfico ‐ TAN
Total Area Networks: TAN’s
Hoy en día las diferencias entre LAN, MAN, y WAN, no son tan importantes, ya que éstas tienden a integrarse
Prácticamente han desaparecido las diferencias que ahora las dividían:
Velocidad de Tx, Tipos de Aplicaciones, etc.
Algunas nuevas Tecnologías pueden ser empleadas sobre cualquier alcance geográfico. Ej:
ATM: Asychronous Transfer Mode