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Componentes de

una red de datos

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Componentes de una red de datos

Visión integral de las comunicaciones

Modelo básico de capas

Red

Capa aplicación

Capa transporte

Capa red

Capa enlace

Capa aplicación

Capa transporte

Capa red

Capa enlace

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Enlaces

Repetidores

Amplificadores

Ruteadores

Elementos de seguridad

Protocolos de comunicaciones

Terminales de usuario

Elementos de monitoreo

Elementos de tarifación

Etc, etc, etc.

Componentes de una red de datos

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Es imposible tener redes donde todas las computadoras se conecten con sus pares por enlaces dedicados

Cantidad aproximada de conexiones (N*(N-1)) / 2Siendo N la cantidad de computadoras en la red

Topología de una red

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Existen dos técnicas básicas de transmisión

Topología de una red

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Topología de una red

Es la disposición o forma de conexión que adoptan las distintas computadoras que conforman una red.

Se pueden distinguir dos niveles de topología: la física y la lógica

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Topología física

Está determinada por la forma física de conexión de las computadoras.

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Topología lógicaEstá relacionada con la forma en que se produce el intercambio de datos, es decir que determina el orden preestablecido para que cada equipo tenga la posibilidad de transmitir sus mensajes. La TL siempre es soportada por una topología física subyacente

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MultiplexaciónLos multiplexores/demultiplexores reparten el uso del medio de transmisión en varios canalesindependientes que permiten accesos simultáneos a los usuarios, siendo totalmente transparentes a los datos transmitidos.

Medio de transmisiónMX MX

usuario 1

usuario 2

usuario 3

usuario 1

usuario 2

usuario 3

CANAL 1 CANAL 1

CANAL 2 CANAL 2

CANAL 3 CANAL 3

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Multiplexación

Técnicas clásicas de multiplexación

Por división de tiempos (TDM)

Por división de frecuencias (FDM)

Por asignación estadística

Características de la multiplexación

Permiten que varios dispositivos compartan un mismo canal decomunicaciones

Útil para rutas de comunicaciones paralelas entre dos localidades

Mínimizan los costos del comunicaciones, al rentar una sola línea privada para comunicación

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Multiplexación

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Multiplexación

Multiplexación – Cuadro resumen

FDM - Multiplexación por División de Frecuencias

• Aignación de una banda de frecuencias a cada canal durante todo el tiempo• Utilizado en trasmisión de señales analógicas• Overhead: Existen bandas de frecuencias libres entre canales (evita interferencia)

TDM- Multiplexación por División de tiempo

• Asignación periódica de todo el ancho de banda a una comunicación o usuario por un tiempo limitado.• Utilizado en transmisión de señales digitales.• Overhead: Bits adicionales de sincronización y control.

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Multiplexación

Ejemplo de multiplexación:

xDSL – Línea Digital Asimétrica de Abonado

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Multiplexación

ADSL – Línea Digital Asimétrica de Abonado

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Multiplexación

ADSL – Línea Digital Asimétrica de Abonado

Download hasta 8Mbps - Upload 0.8Mbps

Lazo local de abonado: 1 Km = 8Mbps, 5Km = 2Mbps

Si la conexión ADSL falla, la línea de voz seguirá funcionando.

Ahorro de costos, ya que elimina la necesidad de instalar fibraóptica en el bucle de abonado para suministrar servicios de altavelocidad.

La velocidad máxima real que puede alcanzar una línea ADSL depende de la distancia entre el abonado y la central de conmutación, la sección del cable y las interferencias.

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Redes por su extensión

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Redes por su extensión

Redes Personales (PN)

Su dominio se limita a un hogar

Redes Locales (LAN)

Se utilizan en edificios comerciales

Redes Metropolitanas (MAN)

Su dominio geográfico es una ciudad

Redes Globales (WAN)

Conectan un país´, continente, o continentes.

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Redes por su extensión

Redes Personales (PN)

Su dominio se limita a un hogar

Está de moda la transmisión inalámbrica

Interconectan diversos dispositivos (teléfonos,electrodomésticos, circuitos de vigilancia, aparatos deentretenimiento, etc)

Tecnologías usuales: Blue Tooh

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Redes por su extensión

Redes Locales (LAN)

Operan dentro de un área geográfica limitada

Permiten que varios usuarios accedan a medios deimportante ancho de banda (mayor a 10 Mbps)

Proporcionan conectividad continua con servicios locales

Conectan dispositivos físicamente adyacentes

Baja tasa de error

Suelen ser privadas

Tecnologías usuales: Ethernet, Token Ring, ATM

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Redes por su extensión

Redes Metropolitanas (MAN)

Su dominio geográfico es una ciudad

Velocidades no mayores a 50 Mbps

Un ejemplo típico de red es la que ofrecen los proveedoresde acceso a internet (ISP)

Se utilizan varios medios: wireless, cable modem, fibra

óptica. Tecnologías usuales: Ethernet, PPP, ADSL

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Redes por su extensión

Redes Globales (WAN)

Conectan un país, continente, o continentes

Suelen ser públicas

Son reguladas por los gobiernos

Suelen utilizar enlaces punto a punto

Ejemplo de WAN: Internet, Banelco

Tecnologías usuales: ATM, Frame relay, ISDN, Series deportadoras de alta velocidad T (EE.UU. y Canadá) y E(Europa y América Latina): T1, E1, T3, E3, etc. SONET (Redóptica síncrona)

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Redes por su pertenencia

Redes públicas: Son instaladas y administradas porcompañías de telecomunicaciones. Los usuariospueden suscribirse a servicios ofrecidos. Ej. Redtelefónica, red ATMósfera de Telecom, etc. Sonreguladas por el estado nacional.

Redes privadas: Los enlaces y el gerenciamientoestá a cargo de la organización dueña.

Redes Privadas Virtuales (VPN): Utilizan redespúblicas a los efectos de interconectar sedes de unaempresa. Hay mecanismos de encriptación de datos.

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Ancho de banda

El ancho de banda es la medida de cantidad deinformación que puede fluir desde un lugar haciaotro en un período de tiempo determinado.

Existen dos usos comunes del término ancho debanda: uno se refiere a las señales analógicas y elotro, a las señales digitales. (sobre las cuales setrabaja únicamente en este curso)

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Ancho de banda

Analogía 1: “El ancho de banda es similar al diámetro de un caño”.

El ancho de la tubería mide su capacidad de transporte de agua.El agua representa la información y el diámetro de la cañeríarepresenta el ancho de banda. A mayor diámetro mayor caudalde agua.

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Ancho de banda

Analogía 2: “El ancho de banda es similar a la cantidad de vías de una autopista”.

En esta analogía, la cantidad de vías representa el ancho debanda, y la cantidad de automóviles representa la cantidad deinformación que se puede transportar.

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Ancho de banda

Accesos típicos y anchos de banda relacionados

Modem 56 kbps

ADSL 64 Kbps a 2 Mbps

Wireless > a 1a 54 Mbps.

Fast Ethernet 100 Mbps

Giga Ethernet 1 Gbps

Unidades

Bits por segundo bps Unidad elemental

Kilobits por segundo kbps 2^10 = 1024 bps

Megabits por segundo Mbps 2^20 = 1.048.576 bps

Gigabits por segundo Gbps 2^30 = 1.073.741.824 bps

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Ancho de bandaAccesos corporativos y anchos de banda relacionados

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Ancho de banda

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Rendimiento de un enlace a Internet

Se refiere al ancho de banda real medido, en un momentoespecífico del día, usando rutas específicas de Internet,mientras se descarga un archivo específico.

El rendimiento mucho menor que el ancho de banda contratado(generalmente del 75% del bw). Algunos de los factores que lodeterminan son los siguientes:

Retardo del medio y dispositivos de interconexión

Topología de la red (múltiples caminos)

Cuellos de botella (equipos y medios heterogéneos)

Datos extras añadidos por protocolos de comunicaciones

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Rendimiento de un enlace a Internet

.

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Parámetros o servicios asociados a la contratación de un enlace de datos

Ancho de banda:

RTT: Round Trip Delay con desvío definido.

BER: Bit Error rate (< a 1 bit erróneo cada 10.000.000 de bits transmitidos)

Disponibilidad: Porcentaje mensual de acceso a la red (>99%)

Servicio de visualización de tráfico: A los efectos de ejercer funciones de monitoreo de tráfico.

Plazo máximo de restauración del servicio

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Redes conmutadas

En las WAN se pueden establecer comunicaciones entre usuarios finales de distintas redes con:

Enlaces punto a punto: Líneas privadas permanentes)

Conmutación de circuitos: Se establece, mantiene y termina un circuito físico dedicado a través de una red para cada sesión.

Conmutación de paquetes: Los dispositivos conectados a la red comparten un solo enlace para transferir los paquetes desde el origen al destino.

Circuitos virtuales: Es un circuito lógico, creado sobre una red de conmutación de paquetes, para asegurar una comunicación con calidad de servicios entre dos usuarios.

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Redes conmutadas – Punto a Punto

Enlaces permanentes

Enlaces propietarios

No hay nodos intermedios, solo repetidores o amplificadores

Hay QOS

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Redes basadas en conmutación de circuitos

Los datos que entran en la red provenientes de algún sistema final , son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su sistema final destino .

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias .

Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones, para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado.

Hay QOS

Circuitos permanentes o por demanda

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Redes basadas en conmutación de circuitos

Pasos para establecer un circuito dedicado

1) Establecer el circuito (conexión, se reservan los canales que van a formar el circuito)

2) Transferencia de datos

3) Desconexión (se liberan los recursos de red comprometidos)

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Redes basadas en conmutación de circuitos

La red pública de telefonía original utilizaba conmutación de circuitos . Su arquitectura era la siguiente :

Abonados : son las estaciones de la red .

Bucle local : es la conexión del abonado a la red . Esta conexión , como es de corta distancia , se suele hacer con un par trenzado .

Centrales : son aquellos nodos a los que se conectan los abonados ( centrales finales ) o nodos intermedios entre nodo y nodo ( centrales intermedias ) .

Líneas principales : son las líneas que conectan nodo a nodo . Suelen usar multiplexación por división en frecuencias o por división en el tiempo .

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Redes basadas en conmutación de paquetes

Es una evolución de la conmutación de servicios (1970), ahora la consigna es aprovechar mejor los escasos recursos de la red.

Un paquete es un grupo de información que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, en la que está especificado la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete.

Los nodos intermedios actúan como ruteadoresanalizando la información de control de cada paquete y determinando cual es la dirección del próximo salto.

No hay circuitos dedicados, por ende no hay QOS, solamente existe el compromiso de la red para realizar el mejor esfuerzoen el encaminamiento y administración de enlaces.

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Redes basadas en conmutación de paquetes

NC

USR

NC NC

NC

USR

USR

USR

Direc.

Destino

Direc.

OrigenDatos Control

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Redes basadas en conmutación de paquetes

Características de las redes basadas en paquetes

Mensaje: datagrama

No hay conexión entre sistemas finales.

No todos los paquetes siguen una misma ruta.

Los datagramas pueden llegar al destino en desorden debido a que su tratamiento es independiente.

Un paquete se puede destruir en el camino, cuya recuperación es responsabilidad del sistema final destino.

Internet se basa en esta técnica

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Redes basadas en conmutación de paquetes

•Mayor tamaño paquete mayor probabilidad de error•Menor tamaño de paquete mayor overhead

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Redes basadas en conmutación por circuitos virtuales

Actualmente es la técnica más usada en WANs.

Su funcionamiento es similar al de redes de conmutación de circuitos. Previo a la transmisión se establece la ruta previa a la transmisión de los paquetes por medio de paquetes de Petición de Llamada (pide una conexión lógica al destino) y de Llamada Aceptada (en caso de que la estación destino esté apta para la transmisión envía este tipo de paquete); establecida la transmisión, se da el intercambio de datos, y una vez terminado, se presenta el paquete de Petición de Liberación (aviso de que la red está disponible, es decir que la transmisión ha llegado a su fin).

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Redes basadas en conmutación por circuitos virtuales

Cada paquete (o celda) tiene un identificador de circuito virtual en lugar de la dirección del destino.

Los paquetes se recibirán en el mismo orden en que fueron enviados.

Hay QOS, se puede negociar una tasa de velocidad constante, acotar el retardo y errores a valores acordados.

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Redes basadas en conmutación por circuitos virtuales

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Redes basadas en conmutación por circuitos virtuales

Circuitos virtuales frente a conmutación de paquetes:

El encaminamiento en cada nodo sólo se hace una vez para todo el grupo de paquetes.

Todos los paquetes llegan en el mismo orden del de partida ya que siguen el mismo camino .

En cada nodo se realiza detección de errores , por lo que si un paquete llega erróneo a un nodo , éste lo solicita otra vez al nodo anterior antes de seguir transmitiendo los siguientes .

En datagramas no hay que establecer llamada ( para pocos paquetes , es más rápida la técnica de datagramas ) .

Los datagramas son más flexibles , es decir que si hay congestión en la red una vez que ya ha partido algún paquete , los siguientes pueden tomar caminos diferentes ( en circuitos virtuales , esto no es posible ) .

El envío mediante datagramas es más seguro ya que si un nodo falla , sólo un paquetes se perderá ( en circuitos virtuales se perderán todos ) .

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BW

Potencia

Señal

Potencia

Ruido SN C % ruido db

3000 1000000 100 10000,0 39864 0,010 40

3000 1000000 1000 1000,0 29902 0,100 30

3000 1000000 2000 500,0 26906 0,200 27

3000 1000000 10000 100,0 19975 1,000 20

3000 1000000 33333 30,0 14863 3,333 15

3000 1000000 50000 20,0 13177 5,000 13

3000 1000000 100000 10,0 10378 10,000 10