antología redes

Instituto Tecnolgico Superior de CoatzacoalcosIngeniera en Sistemas Computacionales

ANTOLOGARedes de computadorasElaborado por:

Guerrero Snchez Ma. Elizabeth Hernndez Oln LizbethApellido Paterno

EcheverraMaterno Dionisio Ted Apellido Nombre(s)

Castilla Acosta Karla Margarita

Unidad:

Instituto Tecnolgico superior de Coatzacoalcos.

Edicin No. 1

Fecha de Edicin:

Departamento: Materia:

Ingeniera Sistemas Computacionales.

Redes de Computadora

Coatzacoalcos, Ver. 2010

IntroduccinEl presente trabajo pretende sentar las bases para crear y desarrollar las

tcnicas adecuadas para la realizacin de redes de computadora en donde se especifique el funcionamiento y componentes de misma. La combinacin de las computadoras y las comunicaciones ha tenido una profunda influencia en la manera en que los sistemas de computadoras estn organizados. El concepto de "centro de computadora" como una habitacin con una gran computadora a la cual los usuarios traen su trabajo para procesarlo es ahora totalmente obsoleto. El viejo modelo de una sola computadora sirviendo todas las necesidades computacionales de una organizacin ha sido reemplazado por otro en el cual un gran nmero de computadoras separadas pero interconectadas hacen el trabajo. Una red de computadoras (tambin llamada red de ordenadores o red informtica) es un conjunto de computadoras y/o dispositivos conectados por enlaces, a travs de medios fsicos (medios guiados) inalmbricos (medios no guiados) y que comparten informacin (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y servicios (e-mail, chat, juegos), etc. Una red de computadoras (tambin llamada red de ordenadores o red informtica) es un conjunto de computadoras y/o dispositivos conectados por enlaces, a travs de medios fsicos (medios guiados) inalmbricos (medios no guiados) y que comparten informacin (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y servicios (e-mail, chat, juegos), etc.

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INTRODUCCIN......... II NDICE... III JUSTIFICACIN......IX OBJETIVO GENERAL. X Unidad I. Fundamentos de redes 1.1 Concepto de red, su origen... 1 1.2 Clasificacin de redes .10 1.2.1 Redes de acuerdo a su tecnologa de interconexin .18 1.2.2 Redes de acuerdo a su tipo de conexin..18 1.2.2.1 Redes orientadas...19 1.2.2.2 Redes no orientadas..23 1.2.3 Redes de acuerdo a su relacin 25 1.2.3.1 Redes de Igual a Igual .25 1.2.3.2 Cliente servidor ..28 1.3 Descripcin del Modelo OSI31 1.3.1 Modelo de capas36

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1.3.2 Proceso de encapsulado de datos..53 1.4 Topologas de redes.56 Unidad II Componentes de una red 2.1 Estaciones de trabajo....66 2.1.1 Plataformas.71 2.2 Medios de transmisin..73 2.2.1 Medios Guiados..74 2.2.2 Medios no Guiados93 2.3 Adaptadores de red NIC......111 2.3.1 Ethernet.113 2.3.2 Token Ring122 2.3.3 FDDI...124 2.4 Dispositivo de conectividad131 2.4.1. Repetedores133 2.4.2 Concentradores136 2.4.3 Tranceptores.139 2.4.4 Puentes..144 2.4.5 Conmutadores..151

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2.4.6 Gateways..154 2.4.7 Routers..161 2.5 Servidores.172 2.5.1 Servidores de archivos e impresin.179 2.5.2 Administradores de cuentas de usuarios.180 2.5.3 Servidores de aplicacin182 2.5.4 Servidores de Internet.185 2.6 Sistemas operativos de red NOS...186 Unidad III Estndares y protocolos de redes 3.1 Estndares de conexin LAN de la IEEE...189 3.1.1 Proyecto 802 conexin ..189 3.1.2 802.1 Conexin entre redes 193 3.1.3 802.2 Control de enlace lgico ...194 3.1.4 802.3 Ethernet .195 3.1.5 802.4 Token Bus .199 3.1.6 802.5 Token Ring 201 3.1.7 802.6 FDDI ...203 3.1.8 802.11 LAN inalmbricas207

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3.2 Arquitectura de protocolos 212 3.2.1 TCP IP212 3.2.2 Net BIOS229 3.2.3 IPX SPX?..232 3.2.4 Protocolos emergentes...234 3.2.5 Similitudes y diferencias de los modelos OSI y TCP IP235 Unidad IV Estndar cableado estructurado 4.1. Componentes del cableado estructurado..238 4.1.1. rea de trabajo241 4.1.2. Cableado horizontal243 4.1.3. Cableado vertical248 4.1.4. Cableado Backbone...250 4.1.5. Centro de telecomunicaciones principal.252 4.1.6. Centro de telecomunicaciones Intermedios253 4.1.7. Servicios de ingreso...254 4.2. Planificacin de la estructura de cableado.255 4.2.1. Normatividad de electricidad y conexiones a tierra...258 4.2.2. Soluciones para cada y bajada de tensin263

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4.2.3. Normatividad de seguridad273 4.3. Documentacin de una red..275 4.3.1. Diario de Ingeniera277 4.3.2. Diagramas277 4.3.3. Cables etiquetados.280 4.3.4. Resumen de tomas y cables.282 4.3.5. Resumen de dispositivos, direcciones MAC e IP..285 4.3.6. Material y presupuestos.293 4.4. Presentacin del proyecto295 Unidad V Planeacin y diseo bsico de una LAN 5.1 Anlisis de requerimientos.297 5.1.1 Evaluar las necesidades de la red297 5.1.1.1 Requerimientos de las estaciones de trabajo..298 5.1.1.1.1. Aplicaciones que corren..300 5.1.1.1.2 Ancho de banda.303 5.1.1.1.3 Almacenamiento304 5.1.1.2 Requerimientos de servidores305 5.1.1.3 Servicios de red307

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5.2 Planeacin y diseo de una LAN.311 5.2.1 Elaboracin de un cronograma de actividades..311 5.2.2 Diseo conceptual por dispositivos..313 5.2.3 Diseo en base a planos con especificaciones.319 5.3 Instalacin y administracin bsica de una LAN320 5.3.1 Instalacin del cableado bajo las normas TIA EIA.320 5.3.2 Instalacin del sistema operativo de red..327 5.3.3 Configuracin de las estaciones de trabajo.342 5.3.4 Administracin de cuentas de usuario, grupos de trabajo348 5.3.5 Recursos compartidos.351

CONCLUSIN353 ANEXOS.354 FUENTES CONSULTADAS.355

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Justificacin

Entre los problemas de Optimizacin que se pueden resolver ms eficientemente, inclusive para instancias de gran escala, se encuentran los problemas de Redes de computadoras. Hay una gran cantidad de aplicaciones prcticas que se pueden atacar usando las tcnicas adecuadas, y los modelos resultantes tienen la ventaja adicional de poseer una clara interpretacin visual que los hace fcilmente expresables y comunicables. Este documento completa los conocimientos bsicos del rea de Redes con tipos, tcnicas y estructura para su elaboracin as como para su mejor utilizacin, en donde a travs de su lectura resolveremos toda duda que se tenga acerca de sta.

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Objetivo general

El alumno realizar el anlisis de requerimientos, la planeacin, diseo, Instalacin y administracin bsica de una red de rea local.

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UNIDAD I. FUNDAMENTOS DE REDESObjetivo de la unidad:

El estudiante conocer el concepto de una red, la clasificacin de acuerdo a su tecnologa de interconexin y a su tipo de conexin, adems de comprender el modelo OSI.

1.1

Concepto de red, su origen.

Cada uno de los tres siglos pasados ha estado dominado por una sola tecnologa. El siglo XVIII fue la etapa de los grandes sistemas mecnicos que acompaaron a la Revolucin Industrial. El siglo XIX fue la poca de la mquina de vapor. Durante el siglo XX, la tecnologa clave ha sido la recoleccin, procesamiento y distribucin de informacin. Entre otros desarrollos, hemos asistido a la instalacin de redes telefnicas en todo el mundo, a la invencin de la radio y la televisin, al nacimiento y crecimiento sin precedente de la industria de los ordenadores (computadores), as como a la puesta en orbita de los satlites de comunicacin. Es natural que los primeros pasos se dieran en direccin a las redes de comunicacin a nivel estatal ya existentes. Tales redes se haban utilizado y perfeccionado para transmitir dilogos a travs de la voz y el envo de datos por medios electromagnticos. De esta manera comienzan a aparecer las primeras experiencias de transmisin de datos. En los aos 40, en una etapa en la que el proceso de datos se limitaba a la utilizacin de tarjetas perforadas., ya era posible enviar y recibir el contenido de las mismas a travs de los medios telegrficos existentes. A finales de los aos sesenta, con la aparicin de una nueva generacin de ordenadores que implicaba, entre otras mejoras, un costo mas accesible de los1

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sistemas informticos, se incorporan nuevos desarrollos con necesidades de transmisin de datos. En este momento ya son significativos los sistemas que utilizan la red telefnica para tratamiento de datos por lotes o interactivamente, y hacen su aparicin las redes de acceso de tiempo compartido. Todo ello es el preludio de una mayor generalizacin del uso de sistemas de transmisin de datos., impulsada por organismos pblicos y entidades bancarias, que se concreta en Espaa con la aparicin, en noviembre de 1971, de la Red Espaola de Transmisin de Datos A partir de aquel momento, determinados organismos se ponen en marcha para mediar ante la necesaria normalizacin de los diversos niveles de transmisin. A causa de todo esto surge la aparicin de una primera versin de recomendaciones por parte de C.C.I.T.T. Este organismo, cuyas siglas responden a Comit Consultivo Internacional de Telegrafa y Telefnica., elaboro una serie de recomendaciones correspondientes a equipos de transmisin y a la organizacin de redes pblicas. Otros organismos de normalizacin tambin han establecido diversas reglas y recomendaciones en el rea de trabajo de las comunicaciones. Utilizando redes pblicas, diversos constructores han elaborado arquitecturas de red, con el objetivo de elevar los niveles de transmisin y, en funcin de ello, conseguir una mayor adecuacin de las redes a las necesidades del usuario. Estas arquitecturas, que potencian los medios de dilogo de que disponen los diversos constructores a travs de sus propios productos, se han empezado a introducir en el mercado. Entre ellas podemos destacar las arquitecturas SNA (I.B.M), DECNET (DIGITAL), DSA (BULL) Y DSN (HEWLETT PACKARD).

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Con la aparicin en el mercado informtico de los productos microinformticos y de automatizacin de oficinas, el problema de comunicar sistemas informticos ha alcanzado un nivel diferente, cuya principal caracterstica es el mbito geogrfico de su distribucin; presenta una extensin que abarca desde unos centenares de metros a unas decenas de kilmetros ms limitada que la de las redes pblicas. Las redes establecidas en este entorno ofrecen otras tipificaciones en cuanto a sus caractersticas, facilidades de instalacin y costos de implementacin. Estas redes reciben la denominacin de redes locales y su rpido crecimiento est ntimamente ligado a la estandarizacin de la microinformtica a travs de los modelos compatibles, que permiten mayores posibilidades de conexin y dilogos entre ellos. Otro fenmeno previsible a corto plazo es la sustitucin de las redes analgicas por redes digitales, que posibilitaran una mayor velocidad de transmisin y una mayor calidad de lnea, y van a permitir la integracin de los accesos de las diversas redes a travs de la red digital de servicios integrados. A medida que avanzamos hacia los ltimos aos de este siglo, se ha dado una rpida convergencia de estas reas, y tambin las diferencias entre la captura, transporte almacenamiento y procesamiento de informacin estn desapareciendo con rapidez. Organizaciones con centenares de oficinas dispersas en una amplia rea geogrfica esperan tener la posibilidad de examinar en forma habitual el estado actual de todas ellas, simplemente oprimiendo una tecla. A medida que crece nuestra habilidad para recolectar procesar y distribuir informacin, la demanda de mas sofisticados procesamientos de informacin crecen todava con mayor rapidez.

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La industria de ordenadores ha mostrado un progreso espectacular en muy corto tiempo. El viejo modelo de tener un solo ordenador para satisfacer todas las necesidades de clculo de una organizacin se est reemplazando con rapidez por otro que considera un nmero grande de ordenadores separados, pero interconectados, que efectan el mismo trabajo. Estos sistemas, se conocen con el nombre de redes de ordenadores. Estas nos dan a entender una coleccin interconectada de ordenadores autnomos. Se dice que los ordenadores estn interconectados, si son capaces de intercambiar informacin. La conexin no necesita hacerse a travs de un hilo de cobre, el uso de lser, microondas y satlites de comunicaciones. Al indicar que los ordenadores son autnomos, excluimos los sistemas en los que un ordenador pueda forzosamente arrancar, parar o controlar a otro, stos no se consideran autnomos.

Una red debe ser: Confiable.

Estar disponible cuando se le requiera, poseer velocidad de

respuesta adecuada.

Confidencial. Proteger los datos sobre los usuarios de ladrones de informacin.

Integra. En su manejo de informacin.

Definicin y objetivo de las redes Definir el concepto de redes implica diferenciar entre el concepto de redes fsicas y redes de comunicacin. Respecto a la estructura fsica, los modos de conexin fsica, los flujos de datos, etc.; podemos decir que una red la constituyen dos o ms ordenadores que comparten determinados recursos, sea hardware

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(impresoras, sistemas de almacenamiento) sea software (aplicaciones, archivos, datos...).

Desde una perspectiva ms comunicativa y que expresa mejor lo que puede hacerse con las redes en la educacin, podemos decir que existe una red cuando est involucrados un componente humano que comunica, un componente tecnolgico (ordenadores, televisin, telecomunicaciones) y un componente administrativo (institucin o instituciones que mantienen los servicios). Una red, ms que varios ordenadores conectados, la constituyen varias personas que solicitan, proporcionan e intercambian experiencias e informaciones a travs de sistemas de comunicacin.

Atendiendo al mbito que abarcan, tradicionalmente se habla de: Redes de rea Local (conocidas como LAN) que conectan varias estaciones dentro de la misma institucin, Redes de rea Metropolitana (MAN), Redes de rea extensa (WAN), Por su soporte fsico: Redes de fibra ptica, Red de servicios integrados (RDSI),

Si nos referimos a las redes de comunicacin podemos hablar de Internet, Intranet, BITNET, USENET FIDONET o de otras grandes redes.

Las redes en general, consisten en "compartir recursos", y uno de sus objetivos es hacer que todos los programas, datos y equipo estn disponibles para cualquiera5

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de la red que as lo solicite, sin importar la localizacin fsica del recurso y del usuario. En otras palabras, el hecho de que el usuario se encuentre a 1000 Km de distancia de los datos, no debe evitar que este los pueda utilizar como si fueran originados localmente.

Un segundo objetivo consiste en proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro. Por ejemplo todos los archivos podran duplicarse en dos o tres mquinas, de tal manera que si una de ellas no se encuentra disponible, podra utilizarse una de las otras copias. Adems, la presencia de mltiples CPU significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor.

Otro objetivo es el ahorro econmico. Los ordenadores pequeos tienen una mejor relacin costo / rendimiento, comparada con la ofrecida por las mquinas grandes. Estas son, a grandes rasgos, diez veces ms rpidas que el mas rpido de los microprocesadores, pero su costo es miles de veces mayor. Este desequilibrio ha ocasionado que muchos diseadores de sistemas construyan sistemas

constituidos por poderosos ordenadores personales, uno por usuario, con los datos guardados una o mas mquinas que funcionan como servidor de archivo compartido.

Este objetivo conduce al concepto de redes con varios ordenadores en el mismo edificio. A este tipo de red se le denomina LAN (red de rea local), en contraste con lo extenso de una WAN (red de rea extendida), a la que tambin se conoce como red de gran alcance.6

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Un punto muy relacionado es la capacidad para aumentar el rendimiento del sistema en forma gradual a medida que crece la carga, simplemente aadiendo ms procesadores. Con mquinas grandes, cuando el sistema est lleno, deber reemplazarse con uno mas grande, operacin que por lo normal genera un gran gasto y una perturbacin inclusive mayor al trabajo de los usuarios.

Otro objetivo del establecimiento de una red de ordenadores, es que puede proporcionar un poderoso medio de comunicacin entre personas que se encuentran muy alejadas entre si. Con el ejemplo de una red es relativamente fcil para dos o mas personas que viven en lugares separados, escribir informes juntos. Cuando un autor hace un cambio inmediato, en lugar de esperar varios das para recibirlos por carta. Esta rapidez hace que la cooperacin entre grupos de individuos que se encuentran alejados, y que anteriormente haba sido imposible de establecer, pueda realizarse ahora.

En el mbito de la Informtica, aqu llamamos red aun conjunto de Computadoras o PC, ms o menos potentes unidos por algn medio, en principio y mas extendido el cable, o bien mediante ondas electromagnticas.

Dentro de la primera categora, es decir unidas por cable, en principio comenz utilizndose nicamente un tipo de cable para unir las distintas computadoras que formaban la red, este era el cable coaxial BNC, compuesto por solo dos polos, un cable de un solo hilo llamado activo, aislado de una malla que lo recubra y que era conectado a masa, lo describiremos mas adelante.

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Posteriormente comenz a utilizarse el cable de par trenzado, en principio recubierto con una malla casi igual que la del anterior cable BNC, en este caso la malla solo tenia la finalidad de aislar de ruidos la seal que circulaba por los cables existentes en su interior. Este tipo de cable se ha ido sofisticando y adecundose a las velocidades de transmisin necesaria, lo que dio paso a las llamadas categoras, categoras 3 5 5+ etc., y que veremos con mas detalles a lo largo de este curso. Los extremos de estos cables terminaban en un conector RJ45. Este conector se caracteriza por tener 8 pines o terminadores, existen dos tipo macho y hembra, que sern estudiados con todo detalle a lo largo del curso.

Por todo lo expuesto hasta el momento, si una red de PC o computadoras esta formada por diversos equipos unidos entre si, la red mas pequea, posible de instalar, ser la integrada por dos equipo, es decir dos PC unidos ente si y capaces de transferir informacin de uno a otro o de compartir parte de sus recursos, archivos, discos completos, unidades de CD o DVD, Impresoras etc. Ventajas Disponibilidad del software de redes.- El disponer de un software multiusuario de calidad que se ajuste a las necesidades de la empresa. Por ejemplo: Se puede disear un sistema de puntos de venta ligado a una red local concreta. El software de redes puede bajar los costos si se necesitan muchas copias del software. Trabajo en comn.- Conectar un conjunto de computadoras personales formando una red que permita que un grupo o equipo de personas involucrados en proyectos similares puedan comunicarse fcilmente y compartir programas o archivos de un mismo proyecto.

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Actualizacin del software.- Si el software se almacena de forma centralizada en un servidor es mucho ms fcil actualizarlo. En lugar de tener que actualizarlo individualmente en cada uno de los PC de los usuarios, pues el administrador tendr que actualizar la nica copia almacenada en el servidor. Copia de seguridad de los datos.- Las copias de seguridad son ms simples, ya que los datos estn centralizados. Ventajas en el control de los datos.- Como los datos se encuentran centralizadas en el servidor, resulta mucho ms fcil controlarlos y recuperarlos. Los usuarios pueden transferir sus archivos va red antes que usar los disquetes. Uso compartido de las impresoras de calidad.- Algunos perifricos de calidad de alto costo pueden ser compartidos por los integrantes de la red. Entre estos: impresoras lser de alta calidad, etc. Correo electrnico y difusin de mensajes.- El correo electrnico permite que los usuarios se comuniquen ms fcilmente entre s. A cada usuario se le puede asignar un buzn de correo en el servidor. Los otros usuarios dejan sus mensajes en el buzn y el usuario los lee cuando los ve en la red. Se pueden convenir reuniones y establecer calendarios. Ampliacin del uso con terminales tontos.- Una vez montada la red local, pasa a ser ms barato el automatizar el trabajo de ms empleados por medio del uso de terminales tontos a la red. Seguridad.- La seguridad de los datos puede conseguirse por medio de los servidores que posean mtodos de control, tanto software como hardware. Los terminales tontos impiden que los usuarios puedan extraer copias de datos para llevrselos fuera del edificio.9

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1.2

Clasificacin de redes

1.2.1 Redes de acuerdo con su tecnologa de interconexin LAN (Local Area Network): Redes de rea Local

Es un sistema de comunicacin entre computadoras que permite compartir informacin, con la caracterstica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequea. Estas redes son usadas para la interconexin de computadores personales y estaciones de trabajo. Se caracterizan por: tamao restringido, tecnologa de transmisin (por lo general broadcast), alta velocidad y topologa.

Su extensin est limitada fsicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros o con repetidores podramos llegar a la distancia de un campo de 1 kilmetro. Su aplicacin ms extendida es la interconexin de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fbricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o ms mquinas se comuniquen. El trmino red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexin de los distintos dispositivos y el tratamiento de la informacin.

Son redes con velocidades entre 10 y 100 Mbps, tiene baja latencia y baja tasa de errores. Cuando se utiliza un medio compartido es necesario un mecanismo de arbitraje para resolver conflictos.10

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Dentro de este tipo de red podemos nombrar a INTRANET, una red privada que utiliza herramientas tipo internet, pero disponible solamente dentro de la organizacin. Broadcast (informtica), transmisin de un paquete que ser recibido por todos los dispositivos en una red.

En redes informticas de datos se denomina latencia a la suma de retardos temporales dentro de una red

Ventajas

Permite compartir bases de datos (se elimina la redundancia de datos), programas (se elimina la redundancia de software) y perifricos como puede ser un mdem, una tarjeta RDSI, una impresora, etc. (se elimina la redundancia de hardware); poniendo a nuestra disposicin otros medios de comunicacin como pueden ser el correo electrnico y el Chat. Nos permite realizar un proceso distribuido, es decir, las tareas se pueden repartir en distintos nodos y nos permite la integracin de los procesos y datos de cada uno de los usuarios en un sistema de trabajo corporativo. Tener la posibilidad de centralizar informacin o procedimientos facilita la administracin y la gestin de los equipos.

Adems una red de rea local conlleva un importante ahorro, tanto de tiempo, ya que se logra gestin de la informacin y del trabajo, como de dinero, ya que no es preciso comprar muchos perifricos, se consume menos papel, y en una conexin a Internet se puede utilizar una nica conexin telefnica o de banda ancha compartida por varios ordenadores conectados en red.11

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Caractersticas importantes:

Tecnologa broadcast (difusin) con el medio de transmisin compartido. Capacidad de transmisin comprendida entre 1 Mbps y 1 Gbps. Extensin mxima no superior a 3 km (una FDDI puede llegar a 200 km) Uso de un medio de comunicacin privado La simplicidad del medio de transmisin que utiliza (cable coaxial, cables telefnicos y fibra ptica) La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el hardware y el software Gran variedad y nmero de dispositivos conectados Posibilidad de conexin con otras redes Limitante de 100 m

MAN (Metropolitan Area Network): Redes de rea Metropolitana

Es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un rea geogrfica extensa, proporciona capacidad de integracin de mltiples servicios mediante la transmisin de datos, voz y vdeo, sobre medios de transmisin tales como fibra ptica y par trenzado (MAN BUCLE), la tecnologa de pares de cobre se posiciona como una excelente alternativa para la creacin de redes metropolitanas, por su baja latencia (entre 1 y 50ms), gran estabilidad y la carencia de interferencias radioelctricas, las redes MAN BUCLE, ofrecen12

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velocidades de 10Mbps, 20Mbps, 45Mbps, 75Mbps, sobre pares de cobre y 100Mbps, 1Gbps y 10Gbps mediante Fibra ptica.

Adems esta tecnologa garantice SLASS del 99,999, gracias a que los enlaces estn formados por mltiples pares de cobre y es materialmente imposible que 4, 8 16 hilos se averen de forma simultnea.

El concepto de red de rea metropolitana representa una evolucin del concepto de red de rea local a un mbito ms amplio, cubriendo reas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexin de diferentes redes de rea metropolitana.

Este tipo de redes es una versin ms grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnologa similar a esta, La principal razn para distinguir una MAN con una categora especial es que se ha adoptado un estndar para que funcione, que equivale a la norma IEEE.

Las redes MAN tambin se aplican en las organizaciones, en grupos de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene elementos de conmutacin, los cuales desvan los paquetes por una de varias lneas de salida potenciales. Estas redes pueden ser pblicas o privadas.

Las redes de rea metropolitana, comprenden una ubicacin geogrfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 km.

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Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos.

Es una versin de mayor tamao de la red local. Puede ser pblica o privada. Una MAN puede soportar tanto voz como datos. Una MAN tiene uno o dos cables y no tiene elementos de intercambio de paquetes o conmutadores, lo cual simplifica bastante el diseo. La razn principal para distinguirla de otro tipo de redes, es que para las MAN's se ha adoptado un estndar llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus) o IEEE 802.6. Utiliza medios de difusin al igual que las Redes de rea Local.

DQDB es el acrnimo de (Distributed-queue dual-bus) que en espaol viene a decir (Bus Dual de Cola Distribuida). En el campo de las telecomunicaciones, el Bus Doble de Cola Distribuida (DQDB) es una red multi-acceso con las siguientes caractersticas: Se apoya en las comunicaciones integradas utilizando un bus dual y organizndolo todo mediante una cola distribuida.

Proporciona el acceso a las redes de rea local (LAN) (MAN).

o rea metropolitana

Se apoya en las transferencias de datos con estado sin conexin, transferencias de datos orientadas a conexin, y en tales como la comunicacin por voz.

en las

comunicaciones iscronas

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Un ejemplo de red que proporciona mtodos de acceso DQDB es la que sigue el estndar IEEE 802.6.

IEEE 802.6 es un estandar de la serie 802 referido a las redes MAN (Metropolitan Area Network). Actualmente el estandar ha sido abandonado debido al desuso de las redes MAN, y a algunos defectos provenientes de este protocolo (no es muy efectivo al conectar muchas estaciones de trabajo).

El IEEE 802.6, tambin llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus, bus doble de colas distribuidas), est formado por dos buses unidireccionales paralelos que serpentean a travs del area o ciudad a cubrir. Cada bus tiene un Head-end, el cual genera clulas para que viajen corriente abajo.

Cuando una estacin desea transmitir tiene que confirmar primero la direccin del receptor (si esta a la derecha o a la izquierda) y luego tomar el bus correspondiente. Esto gener un gran problema ya que una vez conformada la red, cada estacin tiene que chequear las direcciones de las otras estaciones, generando grandes demoras de tiempo.

Aplicaciones

Las redes de rea metropolitana tienen muchas y variadas aplicaciones, las principales son: Despliegue de servicios de VoIP, en el ambito metropolitano, permitiendo eliminar las "obsoletas" lineas tradicionales de telefonia analogica o RDSI, eliminando el gasto corriente de esta lineas.15

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Interconexin de redes de rea local (LAN) Despliegue de Zonas Wifi sin Backhaul inalmbrico (Femtocell) liberando la totalidad de canales Wifi para acceso), esto en la prctica supone ms del 60% de mejora en la conexin de usuarios wifi.

Interconexin ordenador a ordenador Sistemas de Videovigilancia Municipal. Transmisin CAD/CAM Pasarelas para redes de rea extensa (WAN)

WAN (Wide Area Network): Redes de Amplia Cobertura

Es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100km hasta unos 1000 km, dando el servicio a un pas o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sera RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estn en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusin posible). Muchas WAN son construidas por y para una organizacin o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexin a sus clientes.

Hoy en da Internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas WAN se ha reducido drsticamente mientras que las VPN que utilizan cifrado y otras tcnicas para hacer esa red dedicada aumentan continuamente.

Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicacin va satlite o16

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de radio. Fue la aparicin de los porttiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalmbricas.

La infraestructura de redes WAN la componen, adems de los nodos de conmutacin, lneas de transmisin de grandes prestaciones, caracterizadas por sus grandes velocidades y ancho de banda en la mayora de los casos. Las lneas de transmisin (tambin llamadas "circuitos", "canales" o "troncales") mueven informacin entre los diferentes nodos que componen la red.

Los elementos de conmutacin tambin son dispositivos de altas prestaciones, pues deben ser capaces de manejar la cantidad de trfico que por ellos circula. De manera general, a estos dispositivos les llegan los datos por una lnea de entrada, y este debe encargarse de escoger una lnea de salida para reenviarlos.

Este tipo de redes contiene mquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales (end system). Los sistemas finales estn conectados a una subred de comunicaciones. La funcin de la subred es transportar los mensajes de un host a otro.

En la mayora de las redes de amplia cobertura se pueden distinguir dos componentes: Las lneas de transmisin y los elementos de intercambio (Conmutacin).

Las lneas de transmisin se conocen como circuitos, canales o trncales. Los elementos de intercambio son computadores especializados utilizados para conectar dos o ms lneas de transmisin.17

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Las redes de rea local son diseadas de tal forma que tienen topologas simtricas, mientras que las redes de amplia cobertura tienen topologa irregular. Otra forma de lograr una red de amplia cobertura es a travs de satlite o sistemas de radio.

1.2.2 Redes de acuerdo a su tipo de conexin

Los ETD pueden comunicarse con el ECD/PAD de la red mediante dos tcnicas distintas. La primera de ella es orientada a conexin y, la segunda es no orientada a conexin.

Conceptos:

ETD

Es un Equipo Terminal de Datos.

DATAGRAMA

Un datagrama es un fragmento de paquete que es enviado con la suficiente informacin como para que la red pueda simplemente encaminar el fragmento hacia el equipo terminal de datos receptor, de manera independiente a los fragmentos restantes.

RUTEADO

Encaminamiento (o enrutamiento) Se trata de la funcin de buscar un camino entre todos los posibles en una red18

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1.2.2.1 Redes OrientadasUna red orientada a conexin es aquella en la que inicialmente no existe conexin lgica entre los ETD y la red. Una red orientada a conexin cuida bastante los datos del usuario. El procedimiento exige una confirmacin explicita de que se ha establecida la conexin, y si no es as la red informa al ETD solicitante que no ha podido establecer esa conexin. Las redes conectadas a conexin llevan un control permanente de todas las sesiones entre distintos ETD, e intentan asegurar que los datos no se pierdan en la red.

Las redes orientas a conexin suelen compararse conceptualmente con el sistema telefnico. El que llama sabe que se ha establecido una comunicacin cuando oye hablar a alguien al otro lado de la lnea. El coste de una red orientada a conexin es mayor a una no orientada.

El esquema orientado a conexin es el que predomina en las redes de ordenadores de gran cobertura, dada la propensin a errores que presenta el sistema telefnico. Una red propensa a errores debe ser capaz de corregirlos por su cuenta, ya que de lo contrario el proceso de aplicacin tendra que dedicar recursos frecuentemente a la tarea de correccin de errores.

Sistemas con sondeo/seleccin

La tcnica de sondeo/seleccin funciona del mismo modo cuando se trata de conectar dos ordenadores; es posible designar ordenadores como primarios y19

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secundarios, al igual como se haca con las terminales. Los sistemas de este tipo giran en torno a dos tipos de rdenes: sondear y seleccionar. La misin del comando sondear es transmitir datos al ordenador primario, mientras que la funcin del comando seleccionar es justo la contraria: transmitir datos desde el nodo primario al secundario. En los protocolos ms modernos no son necesarios comandos de seleccin, ya que el nodo principal reserva recursos y buffer en el receptor durante el establecimiento del enlace, por lo que los datos se envan cuando al nodo principal le parece conveniente. Una red jerrquica suele ser una forma ordenada de estructura con relacin primario/secundario.

Sondear y seleccionar son los principales comandos necesarios para transmitir los datos a cualquier nodo de un canal o de la red. Una desventaja de los sistemas de sondeo/seleccin es el nmero de respuesta negativa al sondeo, que pueden consumir preciados recursos del canal. Estos equipos pueden aceptar un sondeo general, dirigido hacia todos los dispositivos, explorar los dispositivos conectados a ellos en busca de alguna respuesta activa, y transmitirla al primario.

Arq. Continuo (ventanas mviles)

Otro ejemplo de sistema de sondeo primario/secundario es la tcnica ARQ continuo .la cual permite a una estacin solicitar automticamente una retransmisin de otra estacin. Este mtodo puede emplear transmisin duplex integral. Los dispositivos ARQ continuo manejan el concepto de ventana de transmisin y de recepcin. Sobre cada enlace se establece una ventana con el fin de reservar recursos para ambos ETD. En la mayora de los sistemas, la ventana proporciona espacio de buffer y reglas de secuenciamiento.20

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Los protocolos ARQ continuos requieren, si la ventana es de 7 elementos, al menos 3 bits para las operaciones de secuenciamiento y gestin de ventanas. Estos sistemas necesitan secuenciamiento, ya que en un momento dado puede estar pendiente de servicios ms de una trama. Los protocolos de sondeo ARQ continuo se usa mucho en redes de gran cobertura (wan).una parte considerable del soporte lgico que gestiona el sondeo ARQ continuo se dedica a detectar y resolver posibles errores. El ARQ continuo utiliza dos mtodos distintos para detectar y retransmitir datos errneos. El primero de ellos rechazo selectivo, exige nicamente el reenvo de la transmisin defectuosa. El segundo mecanismo, el rechazo no selectivo, no solo exige el reenvo de la transmisin incorrecta, sino tambin de todas las tramas que fueron transmitidas despus.

Sistema sin sondeo

Los sistemas primario/secundario sin sondeo se incluyen lo siguiente: Solicitud de transmisin/permiso para transmitir (RTS/CTS-request to send/clear to send); Xon/xoff; Acceso mltiple por divisin temporal (TDMA). Los dos primero mtodos, RTS/CTS y Xon/ Xoff, son bastantes sencillos; el tercero, TDMA, es algotas sofisticado, y se emplea en determinados sistemas de comunicacin por satlite. Solicitud de transmisin/permiso para transmitir (RTS/CTS) Este protocolo de comunicacin de datos esta considerado como de bastante bajo nivel. A pesar de ello, es muy utilizado, debido sobre todo a su fuerte relacin y dependencia con el popular interfaz fsico RS-262-C.

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El ejemplo de RS-232 para llevar acabo comunicaciones entra ETD es bastante frecuente en entornos locales, ya que RS-232-C es bsicamente un interfaz para corta distancia, por lo general con canales de escasos cientos de metros. Los dispositivos pueden controlar la comunicacin mutua activando y desactivando las seales RTS/CTS presentes en el canal RS-232-C. Una aplicacin tpica de esta tcnica es la conexin de un Terminal a un multiplexor sencillo. El Terminal solicita el uso del canal activando su lnea RTS. El multiplexor responde a esta peticin activando su lnea CTS; luego, el Terminal puede ya enviar sus datos al multiplexor a travs de la lnea de transmisin de datos. Xon/xoff Otra tcnica tipo primario/secundario si sondeo bastante empleada es el mecanismo Xon/Xoff. XON es un carcter de transmisin ASCII y suele presentarse con el cdigo DCI. XOFF, que tambin, que tambin es un carcter ANSI/IAS, se representa con el cdigo DC3.

Los perifricos como impresoras, terminales graficas o trazadoras pueden usar la tcnica Xoff/Xoff para gobernar el trafico que reciben. La estacin maestra o primaria, habitualmente un ordenador, enva datos al extremo remoto donde se encuentra el perifrico, el cual imprime o representa los datos en un medio externo. Como la velocidad de los trazadores suele ser menor que la velocidad de transmisin del canal y del ordenador, los buffers de estos dispositivos pueden llenarse. Por eso, y para evitar su desbordamiento, devuelven al ordenador una seal xoff, que significa dejar de transmitir. Una vez recibidos el xoff, el ordenador cesara su transmisin. Conservara todos los datos que vaya produciendo, hasta que llegue una seal xon. Este cdigo indica que el perifrico vuelve a estar disponible y preparando para recibir ms datos.

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Acceso mltiple por divisin temporal (TDMA)

Un mecanismo mas elaborado para controlar sistemas primario/secundarios sin sondeo es el acceso mltiple por divisin temporal. Se trata de una versin ms sofisticada del mtodo de multiplexado por divisin en el tiempo (TDMA). El nodo c se designa como estacin principal. Su misin es aceptar las solicitudes de las estaciones secundarias, que son indicaciones de que la estacin secundaria desea utilizar el canal. Las solicitudes se envan como parte de las transmisiones en curso, dentro de un campo de control especial. Cada cierto tiempo, la estacin de referencias transmite una trama de control que indica qu estacin pueden emplear el canal durante un cierto periodo. Una vez recibidas una trama de autorizacin, la estacin secundaria ajusta su reloj para transmitir dentro del intervalo presealado.

1.2.2.2 Redes No OrientadasEn este tipo de redes cada paquete es ruteado por separado hacia la terminal destino, esto indica que pueden llegar en desorden y es tarea de la capa de transporte re ordenarlos para que formen el paquete original.

Las redes no orientadas a conexin pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos, finalizado el cual vuelve al estado libre. Adems, las redes de este no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperacin de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada enlace particular, el coste de una red no orientada a conexin es mucho menor.

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Por el contrario, una red no orientada a conexin puede asimilarse al sistema de correos.

Por ejemplo una carta que se introduce al buzn y suponemos que llegar a su destino, esto sucede siempre, pero el remitente nunca sabe con certeza, pues la oficina de correo no le enva ninguna comunicacin para indicar que la carta ha llegado. Una red orientada a conexin ofrece muchas funciones, aunque ello se traduce en un mayor coste del sistema. Por el contrario, resulta ms econmica, ya que las funciones de apoyo que ofrece al proceso de aplicacin del usuario son limitadas.

Este tipo de redes son llamadas Datagramas, pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos. En un sistema no orientado a conexin, no se hace contacto con el destino antes de que se enve el paquete. Una buena analoga para un sistema de entrega no orientado a conexin es el sistema de correos. No se hace contacto con el destinatario antes de que la carta se enve desde un destino a otro. La carta se enva hacia su destino y el destinatario se entera de su existencia cuando la recibe. Suponemos (Correos mediante) que la carta llega a su destino. Las redes no orientadas a conexin pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos, finalizado el cual vuelve al estado libre. Adems, las redes de este no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperacin de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada enlace particular, el coste de una red no orientada a conexin es mucho menor. Internet es una enorme red no orientada a conexin en la cual la entrega de paquetes. Un ejemplo de este tipo de red es INTERNET.

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1.2.3 Redes De Acuerdo a su RelacinDependiendo de la configuracin y relacin de los equipos es posible distinguir dos tipos de redes: cliente/servidor e igual a igual.

1.2.3.1 Redes de Igual a IgualEn una red igual a igual todos los equipos pueden ser cliente y servidor al mismo tiempo, es decir, no existen equipos clientes exclusivos ni servidores dedicados. Por ejemplo, la red de la figura est formada por cuatro computadoras personales, cada una de las cuales puede ser cliente y/o servidor de las otras tres.

Figura 1.2.3.1 No es habitual que en una red igual a igual exista un administrador de toda la red, sino que, suele ser el usuario de cada PC el que, haciendo las funciones de administrador, decida qu recursos compartir y cules no. En el ejemplo, el25

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escner conectado a uno de los PCs estar compartido si el usuario que administra dicho equipo lo permite.

Desventajas de la arquitectura igual a igual

Las redes igual a igual tienen diversas desventajas:

El sistema no est centralizado y esto dificulta la administracin Falta de seguridad Ningn eslabn en la red es fiable

Por lo tanto, las redes igual a igual slo son tiles para una pequea cantidad de equipos (en general cerca de 10) y slo son adecuadas para aplicaciones que no requieran un nivel alto de seguridad (no se aconseja para redes de negocios que posean datos confidenciales).

Ventajas de la arquitectura igual a igual

Sin embargo, la arquitectura punto a punto tiene varias ventajas:

Costos reducidos (los costos de dichas redes son de hardware, cableado y mantenimiento) Simplicidad claramente demostrada

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Instalacin de una red igual a igual

Las redes igual a igual no requieren los mismos niveles de rendimiento y seguridad que las redes de servidores exclusivos. Por esta razn, se puede utilizar Windows NT Workstation, Windows for Workgroups o Windows 95, ya que todos estos sistemas operativos cuentan con todas las funcionalidades requeridas para una red igual a igual.

La configuracin de una red como sta incluye ciertos procedimientos estndar:

Los equipos estn ubicados en la oficina del usuario Cada usuario es su propio administrador y configura su propia seguridad Se conecta con un cableado directo y simple Esta arquitectura, en general, es suficiente para entornos con las siguientes especificaciones: Menos de 10 usuarios Todos los usuarios se encuentran en la misma rea geogrfica La seguridad no es un asunto crtico No hay planes de grandes expansiones para la compaa ni para la red en un futuro cercano.

Administracin de la red igual a igual

La red igual a igual satisface las necesidades de una compaa pequea, aunque es posible que no sea adecuada en determinados entornos. Antes de elegir el tipo27

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de red, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: A esto se le denomina "Administracin":

Gestin del usuario y de la seguridad Recursos disponibles Mantenimiento de aplicaciones y datos Instalacin y actualizacin de las aplicaciones del usuario En una red puesto a puesto normal no hay administrador. Cada usuario administra su propio equipo. Sin embargo, todos los usuarios pueden compartir sus recursos como lo deseen (datos en carpetas compartidas, impresoras, adaptadores de fax, etc.).

1.2.3.2 Cliente-ServidorEn una red cliente/servidor exiten dos tipos de equipos: clientes y servidores. Vase, en la siguiente figura 1.2.3.2, el ejemplo de una red cliente/servidor compuesta por tres equipos cliente y un equipo servidor, el cual permite compartir un escner y una impresora.

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Fig. 1.2.3.2 Las estaciones de trabajo son equipos clientes que pueden emplear los usuarios de una red para solicitar informacin (datos) y servicios (impresin de documentos, transferencia de ficheros, correo electrnico,...) a los equipos servidores.

Cuando en una red cliente/servidor existe una gran cantidad de recursos, es normal que existan varios servidores, pudiendo estar cada uno de ellos dedicado a ofrecer un solo tipo de servicio o informacin. As, un servidor dedicado puede ser exclusivamente de archivos, de impresoras, de bases de datos, de correo electrnico, de pginas web, etc. Por norma general, los servidores dedicados son mucho ms eficaces que aquellos que tienen asignadas mltiples tareas.

En el ejemplo de la figura, un solo servidor se encarga de realizar todas las tareas propias de un servidor, por tanto, los usuarios de las estaciones de trabajo slo pueden acceder a los recursos de la red que permita dicho servidor.29

Unidad:


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Las

redes

cliente/servidor

estn

implantadas

en

muchas

empresas

y

organizaciones. En todas ellas existe al menos un administrador de red, que es la persona encargada de su administracin. Algunas de las tareas ms importantes del administrador de una red son: configurarla, gestionar a los usuarios, gestionar sus recursos, garantizar la seguridad, etc.

Caractersticas

En la arquitectura C/S el remitente de una solicitud es conocido como cliente. Sus caractersticas son:

Es quien inicia solicitudes o peticiones, tienen por tanto un papel activo en la comunicacin (dispositivo maestro o amo). Espera y recibe las respuestas del servidor. Por lo general, puede conectarse a varios servidores a la vez. Normalmente interacta directamente con los usuarios finales mediante una interfaz grfica de usuario.

Al receptor de la solicitud enviada por cliente se conoce como servidor. Sus caractersticas son:

Al iniciarse esperan a que lleguen las solicitudes de los clientes, desempean entonces un papel pasivo en la comunicacin (dispositivo esclavo).

Tras la recepcin de una solicitud, la procesan y luego envan la respuesta al cliente.30

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Por lo general, aceptan conexiones desde un gran nmero de clientes (en ciertos casos el nmero mximo de peticiones puede estar limitado). No es frecuente que interacten directamente con los usuarios finales.

1.3

Descripcin del Modelo OSI

Creada en 1947, la Organizacin Internacional de Estandarizacin (ISO, International Standards Organization) es un organismo multinacional dedicado a establecer acuerdos mundiales sobre estndares internacionales. Un estndar ISO que cubre todos los aspectos de las redes de comunicacin es el modelo de Interconexin de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection). Un sistema abierto es un modelo que permite que dos sistemas diferentes se puedan comunicar independientemente de la arquitectura subyacente. Los protocolos especficos de cada vendedor no permiten la comunicacin entre dispositivos no relacionados. El objetivo del modelo OSI es permitir la comunicacin entre sistemas distintos sin que sea necesario cambiar la lgica del hardware o el software subyacente. El modelo OSI no es un protocolo; es un modelo para comprender y disear una arquitectura de red flexible, robusta e interoperable.

ISO es la organizacin, OSI es el modelo

El modelo de Interconexin de Sistemas Abiertos es una arquitectura por niveles para el diseo de sistemas de red que permite la comunicacin entre todos los tipos de computadoras. Est compuesto por siete niveles separados, pero relacionados, cada uno de los cuales define un segmento del proceso necesario31

Unidad:


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para mover la informacin a travs de una red (vase la figura 1.3 (1)). Comprender los aspectos fundamentales del modelo OSI proporciona una base solida para la exploracin de la transmisin de datos.

Fig. 1.3 Arquitectura por niveles

El modelo OSI est compuesto por siete niveles ordenados: el fsico (nivel 1), el de enlace de datos (nivel 2), el de red (nivel 3), el de transporte (nivel 4), el de sesin (nivel 5), el de presentacin (nivel 6), y el de presentacin. La figura muestra los niveles involucrados en el envi de un mensaje del dispositivo A al dispositivo B. a medida que el mensaje viaja de A a B, puede pasar a travs de muchos nodos intermedios. Estos nodos intermedios solo tienen habitualmente los tres primeros niveles del modelo OSI. Al desarrollar el modelo, los diseadores refinaron el proceso de transmisin de datos hasta los elementos ms fundamentales. Identificaron qu funciones tienen usos relacionados y unieron todas las funciones32

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dentro de grupos discretos que se convirtieron en niveles. Cada nivel define una familia de funciones distintas de las de los otros niveles. Definiendo y asignando la funcionalidad de esta forma, los diseadores crearon una arquitectura que es a la vez, completa y flexible. Y lo ms importante es que el modelo OSI permite una transparencia completa entre sistemas que de otra forma serian incompatibles.

Una regla mnemotcnica para recordar los niveles del modelo OSI es: Felipe Esta Riendo Tras Su Pap Andrs (Fsico, Enlace de datos. Red, Transporte, Sesin, Presentacin, Aplicacin).

Procesos paritarios

Dentro de una mquina, cada nivel llama a los servicios del nivel que est justo por debajo. Por ejemplo, el nivel 3 usa los servicios que proporciona el nivel 2 y proporciona servicios al nivel 4. Entre mquinas, el nivel x de una mquina se comunica con el nivel x de la otra. La comunicacin se gobierna mediante una serie de reglas y convenciones acordadas que se denominan protocolos. Los procesos de cada mquina que se pueden comunicar en un determinado nivel se llaman procesos paritarios. La comunicacin entre mquinas es por tanto un proceso entre iguales a travs de los protocolos apropiados para cada nivel. En el nivel fsico, la comunicacin es directa: la mquina A enva un flujo de bits a la mquina B. Sin embargo, en los niveles ms altos la comunicacin debe ir hacia abajo por los distintos niveles de la mquina A, hasta la mquina B y luego subir otra vez a travs de los niveles de la mquina B. Cada nivel de la mquina emisora aade su propia informacin al mensaje recibido del nivel superior y pasa todo el paquete al nivel inferior. La informacin se aade en forma de cabeceras o33

Unidad:


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colas (datos de control aadidos al principio o al final de un paquete de datos). Las cabeceras se aaden al mensaje en los niveles 6, 5, 4, 3 y 2, En el nivel 2 se aade una cola.

En el nivel 1 se convierte todo el paquete al formato en que se puede transferir hasta la mquina receptora. En la mquina receptora, el mensaje es extrado nivel por nivel, en los cuales cada proceso procesa y elimina los datos que son para l. Por ejemplo, el nivel 2 elimina los datos que son para l y luego pasa el resto al nivel 3. El nivel 3 elimina los datos que son para l y pasa el resto al nivel 4, y as continuamente.

Interfaces entre niveles

El paso de los datos y la informacin de la red a travs de los distintos niveles de la mquina emisora, y la subida a travs de los niveles de la mquina receptora, es posible porque hay una interfaz entre cada par de niveles adyacentes. Cada interfaz define qu informacin y servicios debe proporcionar un nivel al nivel superior. Las interfaces bien definidas y las funciones de los niveles proporcionan modularidad a la red. Mientras un nivel siga proporcionando los servicios esperados al nivel que est por encima de l, la implementacin especfica de sus funciones puede ser modificada o reemplazada sin necesidad de cambios en los niveles adyacentes.

Organizacin de los niveles

34

Unidad:


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Se puede pensar que los siete niveles pertenecen a tres subgrupos Los niveles 1, 2 y 3 -fsico, enlace y red- son los niveles de soporte de red. Tienen que ver con los aspectos fsicos de la transmisin de los datos de un dispositivo a otro (como especificaciones elctricas, conexiones fsicas, direcciones fsicas y temporizacin de transporte y fiabilidad). Los niveles 5, 6 y 7 -sesin, presentacin y aplicacinproporcionan servicios de soporte de usuario. Permiten la interoperabilidad entre sistemas software no relacionados. El nivel 4, nivel de transporte, asegura la transmisin fiable de datos de extremo a extremo, mientras que el nivel 2 asegura la transmisin fiable de datos en un nico enlace. Los niveles superiores de OSI se implementan casi siempre en software; los niveles inferiores son una combinacin de hardware y software, excepto el nivel fsico, que es principalmente hardware.

En la figura 1.3 (2), que da una visin global de los niveles OSI, datos L7 representa a las unidades de datos en el nivel 7, datos L6 representa a las unidades de datos en el nivel 6 y as sucesivamente. El proceso empieza en el nivel 7 (el nivel de aplicacin) y a continuacin se mueve de nivel a nivel en orden secuencial descendente. En cada nivel (exceptuando los niveles 7 y 1), se aade una cabecera a la unidad de datos. En el nivel 2, se aade tambin una cola. Cuando las unidades de datos formateadas pasan a travs del nivel fsico (nivel 1) se transforman en seales electromagnticas y se transportan por el enlace fsico.

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Unidad:


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Fig. 1.3 (2) Despus de alcanzar su destino, la seal pasa al nivel 1 y se transforma de nuevo en bits. A continuacin, las unidades de datos ascienden a travs de los niveles OSI. A medida que cada bloque de datos alcanza el nivel superior siguiente, las cabeceras y las colas asociadas al mismo en los correspondientes niveles emisores se eliminan y se efectan las acciones apropiadas de ese nivel. Para cuando los datos alcanzan el nivel 7, el mensaje est otra vez en un formato apropiado para la aplicacin y se puede poner a disposicin del receptor.

1.3.1 Modelo de CapasEl modelo OSI est compuesto por siete niveles o capas ordenados: el fsico (nivel 1), el de enlace de datos (nivel 2), el de red (nivel 3), el de transporte (nivel 4), el de sesin (nivel 5), el de presentacin (nivel 6), y el de presentacin.36

Unidad:


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Fecha de Edicin:




Nivel fsico

El nivel fsico coordina las funciones necesarias para transmitir el flujo de datos a travs de un medio fsico. Trata con las especificaciones elctricas y mecnicas de la interfaz y del medio de transmisin. Tambin define los procedimientos y las funciones que los dispositivos fsicos y las interfaces tienen que llevar a cabo para que sea posible la transmisin. La Figura 1.3.1 (1), se muestra la posicin del enlace fsico con respecto al medio de transmisin y al enlace de datos.

Fig. 1.3.1 (1) El nivel fsico se relaciona con lo siguiente:

Caractersticas fsicas de las interfaces y el medio. El nivel fsico define las caractersticas de la interfaz entre los dispositivos y el medio de transmisin. Tambin define el tipo de medio de transmisin.

Representacin de los bits. Los datos del nivel fsico estn compuestos por un flujo de bits (secuencias de ceros y unos) sin ninguna interpretacin. Para que puedan ser transmitidos, es necesario codificarlos en seales,37

Unidad:


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Fecha de Edicin:




elctricas u pticas. El nivel fsico define el tipo de codificacin (como los ceros y unos se cambian en seales). Tasa de datos. El nivel fsico tambin define la tasa de transmisin: el nmero de bits enviados cada segundo. En otras palabras, el nivel fsico define la duracin de un bit, es decir, cunto tiempo dura. Sincronizacin de los bits. El emisor y el receptor deben estar sincronizados a nivel de bit. En otras palabras, los relojes del emisor y el receptor deben estar sincronizados. Configuracin de la lnea. El nivel fsico est relacionado con la conexin de dispositivos al medio. En una configuracin punto a punto se conectan dos dispositivos a travs de un enlace dedicado. En una configuracin multipunto, un enlace es compartido por varios dispositivos. Topologa fsica. La topologa tsica define cmo estn conectados los dispositivos para formar una red. Los dispositivos deben estar conectados usando una topologa en malla (cada dispositivo conectado a otro dispositivo), una topologa en estrella (dispositivos conectados a travs de un dispositivo central), una topologa en anillo (un dispositivo conectado al siguiente, formando un anillo) o una topologa tic bus (cada dispositivo est conectado a un enlace comn). Modo de transmisin. El nivel fsico tambin define la direccin de la transmisin entre dos dispositivos: simplex, semidplex o full-dplex. En el modo simplex solamente un dispositivo puede enviar; el otro slo puede recibir. El modo simplex es una comunicacin en un solo sentido. En el modo semidplex dos dispositivos pueden enviar o recibir, pero no al mismo tiempo. En el modo full-dplex (o simplemente dplex), dos dispositivos pueden enviar o recibir al misino tiempo.38

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Nivel de enlace de datos

El nivel de enlace de datos transforma el nivel fsico, un simple medio de transmisin, en un enlace fiable y es responsable de la entrega nodo a nodo. Hace que el nivel fsico aparezca ante el nivel superior (nivel de red) como un medio libre de errores. La figura 1.3.1 (2), muestra la relacin del nivel de enlace de datos con los niveles de red y fsico.

Fig. 1.3.1 (2) Entre las responsabilidades especficas del nivel de enlace de datos se incluyen las siguientes: Tramado. El nivel de enlace de datos divide el flujo de bits recibidos del nivel de red en unidades de dalos manejables denominadas tramas. Direccionamiento fsico. Si es necesario distribuir las tramas por distintos sistemas de la red, el nivel de enlace de datos aade una cabecera a la trama para definir la direccin fsica del emisor (direccin fuente) y/o receptor (direccin destino) de la trama. S hay que enviar la trama a un39

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sistema fuera de la red del emisor, la direccin del receptor es la direccin del dispositivo que conecta su red a la siguiente. Control de flujo. Si la velocidad a la que el receptor recibe los datos es menor que la velocidad de transmisin del emisor, el nivel de enlace de datos impone un mecanismo de control de flujo para prevenir el desbordamiento del receptor. Control de errores. El nivel de enlace de datos aade fiabilidad al nivel fsico al incluir mecanismos para detectar y retransmitir las tramas defectuosas o perdidas. Tambin usa un mecanismo para prevenir la duplicacin de tramas. El control de errores se consigue normalmente a travs de una cola que se aade al final de la trama. Control de acceso. Cuando se conectan dos o ms dispositivos al mismo enlace, los protocolos de nivel de enlace deben determinar en todo momento qu dispositivo tiene el control del enlace.

Ejemplo:

En la figura 1.3.1 (3), un nodo con direccin fsica 10 enva una trama a un nodo con direccin fsica 87. Ambos nodos estn conectados por un enlace. En el nivel de enlace de datos la trama contiene direcciones fsicas (enlaces) en la cabecera. Estas son los nicas direcciones necesarias. El resto de la cabecera contiene la informacin necesaria para este nivel. La cola contiene habitualmente algunos bits extra que son necesarios para la deteccin de errores.

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Unidad:


Edicin No. 1

Fecha de Edicin:




Fig. 1.3.1 (3)

Nivel de red

El nivel de red es responsable de la entrega de un paquete desde el origen al destino y, posiblemente, a travs de mltiples redes (enlaces). Mientras que el nivel de enlace de datos supervisa la entrega del paquete entre dos sistemas de la misma red (enlaces), el nivel de red asegura que cada paquete va del origen al destino, sean estos cuales sean.

Si dos sistemas estn conectados al mismo enlace, habitualmente no hay necesidad de un nivel de red. Sin embargo, si dos sistemas estn conectados a redes distintas (enlaces) con dispositivos de conexin entre ellas (enlaces), suele ser necesario tener un nivel de red para llevar a cabo la entrega desde el origen al destino. La figura 1.3.1 (4), muestra la relacin del nivel de red con el nivel de enlace de datos y el de transporte.

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Unidad:


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Fecha de Edicin:




Fig. 1.3.1 (4) Las responsabilidades especficas del nivel de red incluyen:

Direccionamiento lgico. El direccionamiento fsico proporcionado por el nivel de enlace de datos gestiona los problemas de direcciones locales. Si un paquete cruza la frontera de la red, es necesario tener otro tipo de direcciones para distinguir los sistemas origen de los del destino. El nivel de red aade una cabecera al paquete que viene del nivel superior que, entre otras cosas, incluye las direcciones lgicas del emisor y el receptor.

Encaminamiento. Cuando un conjunto de redes o enlaces independientes se conectan juntas para crear una red de redes (una internet) o una red ms grande, los dispositivos de conexin (denominados encaminadores o pasarelas) encaminan los paquetes hasta su destino final. Una de las funciones del nivel de red es proporcionar estos mecanismos.

Ejemplo:42

Unidad:


Edicin No. 1

Fecha de Edicin:




Imagine ahora que en la figura 1.3.1 (5), siguiente se quieren enviar (latos de un nodo con direccin de red A y direccin fsica 10, localizado en una red de rea local, a un nodo con direccin de red P y direccin fsica 95, localizado en otra red de rea local. Debido a que ambos dispositivos estn situados en redes distintas, no se pueden usar nicamente las direcciones fsicas; porque las direcciones fsicas solamente tienen jurisdiccin local. Lo que hace falta son direcciones universales que puedan pasar a travs de las fronteras de las redes de rea local. Las direcciones de red (lgicas) tienen estas caractersticas. El paquete en el nivel de red contiene las direcciones lgicas, que siguen siendo las mismas desde el origen hasta el destino final (A y P, respectivamente, en la figura). Estas direcciones no cambiarn cuando se vaya de una red a otra. Sin embargo, las direcciones fsicas cambiarn cada vez que el paquete se mueva de una red a otra. La caja con la R es un encaminador (dispositivo de interconexin).

Fig. 1.3.1 (5)43

Unidad:


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Fecha de Edicin:




Nivel de transporte

El nivel de transporte es responsable de la entrega origen a destino (extremo a extremo) de todo el mensaje. Mientras que el nivel de red supervisa la entrega extremo a extremo de paquetes individuales, no reconoce ninguna relacin entre estos paquetes. Trata a cada uno independientemente, como si cada pieza perteneciera a un mensaje separado, tanto si lo es como si no. Por otro lado, el nivel de transporte asegura que todo el mensaje llega intacto y en orden, supervisando tanto el control de errores como el control de flujo a nivel origen a destino. La figura 1.3.1 (6), muestra la relacin del nivel de transporte con los niveles de red y de sesin.

Fig. 1.3.1 (6) Para mayor seguridad, el nivel de transporte puede crear una conexin entre dos puertos finales. Una conexin es un nico camino lgico entre el origen y el44

Unidad:


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destino asociado a todos los paquetes del mensaje. La creacin de una conexin involucra tres pasos: establecimiento de la conexin, transferencia de datos y liberacin de la conexin. Mediante el confinamiento de la transmisin de todos los paquetes a un nico camino, el nivel de transporte tiene ms control sobre la secuencia, flujo y deteccin y correccin de errores.

Algunas de las responsabilidades especficas del nivel de transporte son las que siguen a continuacin:

Direccionamiento en punto de servicio. Las computadoras suelen ejecutar a menudo varios programas al mismo tiempo. Por esta razn la entrega desde el origen al destino significa la entrega no slo de una computadora a otra, sino tambin desde un proceso especfico (programa en ejecucin) en una computadora a un proceso especfico (programa en ejecucin) en el otro. La cabecera del nivel de transporte debe adems incluir un tipo de direccin denominado direccin de punto de servicio (o direccin de puerto). El nivel de red enva cada paquete a la computadora adecuada; el nivel de transporte enva el mensaje entero al proceso adecuado dentro de esa computadora.

Segmentacin y reensamblado. Un mensaje se divide en segmentos transmisibles, cada uno de los cuales contiene un cierto nmero de secuencias. Estos nmeros permiten al nivel de transporte reensamblar el mensaje correctamente a su llegada al destino e identificar y reemplazar paquetes que se han perdido en la transmisin.

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Control de conexin. El nivel de transpone puede estar orientado a conexin o no. Un nivel de transporte no orientado a conexin trata cada segmento como un paquete independiente y lo pasa al nivel de transporte de la mquina destino. Un nivel de transporte orientado a conexin establece una conexin con el nivel de transporte del destino antes de enviar ningn paquete. La conexin se corta despus de que se han transferido todos los paquetes de datos.

Control de flujo. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable del control de flujo. Sin embargo, el control de flujo de este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no slo en un nico enlace.

Control de errores. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable de controlar los errores. Sin embargo, el control de errores en este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no slo en un nico enlace. El nivel de transporte del emisor asegura que todo el mensaje llega al nivel de transporte del receptor sin errores (daos, prdidas o duplicaciones). Habitualmente, los errores se corrigen mediante retransmisiones.

Ejemplo:

La figura 1.3.1 (7), muestra un ejemplo de nivel de transporte. Los datos que llegan de los niveles superiores tienen direcciones de punto de servicio (puertos) j y k (j es la direccin de la aplicacin emisora y k es la direccin de la aplicacin46

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receptora). Puesto que el paquete datos es mayor que lo que puede manejar el nivel de red, los datos se parten en dos paquetes, cada uno de los cuales sigue manteniendo las direcciones de punto de servicio (j y k). Posteriormente en el nivel de red, se aaden las direcciones de red (A y P) a cada paquete. Los paquetes pueden viajar a travs de distintos caminos y llegar al destino en orden o fuera de orden. Los dos paquetes son enviados al nivel de red del destino, que es responsable de eliminar las cabeceras del nivel de red. Una vez realizado esto, ambos paquetes se pasan al nivel de transporte, donde son combinados para su entrega a los niveles superiores.

Fig. 1.3.1 (7) Nivel de sesin

Los servicios provistos por los tres primeros niveles (fsico, enlace de datos y redes) no son suficientes para algunos procesos. El nivel de sesin es el controlador de dilogo de la red. Establece, mantiene y sincroniza la interaccin entre sistemas de comunicacin.47

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Algunas responsabilidades especficas del nivel de sesin son las siguientes:

Control de dilogo. El nivel de sesin permite que dos sistemas establezcan un dilogo. Permite que la comunicacin entre dos procesos tenga lugar en modo semiduplex (un sentido cada vez) o full-dplex (los dos sentidos al mismo tiempo). Por ejemplo, el dilogo entre un terminal conectado a una computadora puede ser semiduplex.

Sincronizacin. El nivel de sesin permite que un proceso pueda aadir puntos de prueba (checkpoints) en un flujo de datos. Por ejemplo, si un sistema est enviando un archivo de 2000 pginas, es aconsejable insertar puntos de prueba cada 100 pginas para asegurar que cada unidad de 100 pginas se ha recibido y reconocido independientemente. En este caso, si hay un fallo durante la transmisin de la pgina 523, la retransmisin comienza en la pgina 501: las pginas I a 500 no deben ser retransmitidas. La figura 1.3.1 (8), ilustra la relacin del nivel de sesin con los niveles de transporte y presentacin.

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Fig. 1.3.1 (8) Nivel de presentacin

El nivel de presentacin est relacionado con la sintaxis y la semntica de la informacin intercambiada entre dos sistemas. La figura 1.3.1 (9), muestra la relacin entre el nivel de presentacin y los niveles de aplicacin y de sesin.

Fig. 1.3.1 (9)

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Las responsabilidades especficas del nivel de presentacin incluyen:

Traduccin. Los procesos (programas en ejecucin) en los sistemas intercambian habitualmente la informacin en forma de tiras de caracteres, nmeros, etc. Es necesario traducir la informacin a flujos de bits antes de transmitirla. Debido a que cada computadora usa un sistema de codificacin distinto, el nivel de presentacin es responsable de la interoperabilidad entre los distintos mtodos de codificacin. El nivel de presentacin en el emisor cambia la informacin del formato dependiente del emisor a un formato comn. El nivel de presentacin en la mquina receptora cambia el formato comn en el formato especfico del receptor.

Cifrado. Para transportar informacin sensible, un sistema debe ser capaz de asegurar la privacidad. El cifrado implica que el emisor transforma la informacin original a otro formato y enva el mensaje resultante por la red. El descifrado ejecuta el proceso inverso del proceso original para convertir el mensaje a su formato original.

Compresin. La compresin de datos reduce el nmero de bits a transmitir. La compresin de datos es particularmente importante en la transmisin de datos multimedia tales como texto, audio y vdeo.

Nivel de aplicacin

El nivel de aplicacin permite al usuario, tanto humano como software, acceder a la red. Proporciona las interfaces de usuario y el soporte para servicios como el50

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correo electrnico, el acceso y la transferencia de archivos remotos, la gestin de datos compartidos y otros tipos de servicios para informacin distribuida.

La figura 1.3.1 (10), muestra la relacin entre el nivel de aplicacin y el usuario y el nivel de presentacin. De las muchas aplicaciones de servicios disponibles, la figura muestra solamente tres: X.400 (servicio de gestin de mensajes); X.500 (servicio de directorios); y transferencia acceso y gestin de archivos (FTAM). El usuario del ejemplo usa X.400 para enviar un correo electrnico. En este nivel no se aaden cabeceras ni colas.

Fig. 1.3.1 (10) Algunos de los servicios especficos provistos por el nivel de aplicacin incluyen:

Terminal virtual de red. Un terminal virtual de red es una versin de un terminal fsico y permite al usuario acceder a una mquina remota. Para hacerlo, la aplicacin crea una emulacin software de un terminal en la mquina remota. La computadora del usuario habla al terminal software,51

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que a su vez, habla al host y viceversa. La mquina remota cree que se est comunicando con uno de sus propios terminales y permite el acceso.

Transferencia, acceso y gestin ce archivos (FTAM). Esta aplicacin permite al usuario acceder a archivos en una computadora remota (para cambiar datos o leer los datos), recuperar archivos de una computadora remota y gestionar o controlar los archivos en una computadora remota.

Servicios de correo. Esto aplicacin proporciona las bases para el envi y almacenamiento del correo electrnico.

Servicios de directorios. Esta aplicacin proporciona acceso a bases de datos distribuidas que contienen informacin global sobre distintos objetos y servicios.

Resumen de las funciones de los niveles Las funciones de los siete niveles se resumen en la figura 1.3.1 (10):

Fig. 1.3.1 (11)52

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1.3.2 Proceso de encapsulamiento de datos.

Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envan a un destino. La informacin que se enva a travs de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer trmino los datos deben empaquetarse a travs de un proceso denominado encapsulamiento. El encapsulamiento rodea los datos con la informacin de protocolo necesaria antes de que se una al trnsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a travs de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, informacin final y otros tipos de informacin. Una vez que se envan los datos desde el origen, viajan a travs de la capa de aplicacin y recorren todas las dems capas en sentido descendente. El empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus funciones para los usuarios finales. Las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversin a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos. Cuando un usuario enva un mensaje de correo electrnico, sus caracteres alfanumricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork. 2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la funcin de transporte asegura que los hosts de53

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mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrnico se puedan comunicar de forma confiable. 3. Agregar la direccin de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lgicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a travs de la red por una ruta seleccionada. 4. Agregar el encabezado y la informacin final de la capa de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al prximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo. 5. Realizar la conversin a bits para su transmisin. La trama debe convertirse en un patrn de unos y ceros (bits) para su transmisin a travs del medio. Una funcin de temporizacin permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la internetwork fsica puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrnico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota.

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Fig. 1.3.2

1.4 Topologas de redesEl termino topologa se refiere a la forma en que est diseada la red, bien fsicamente o bien lgicamente. Dos o ms dispositivos se conectan a un enlace; dos o ms enlaces forman una topologa. La topologa de una red es la representacin geomtrica de la relacin entre todos los enlaces y los dispositivos que los enlazan entre s (habitualmente denominados nodos). Hay cinco posibles topologas bsicas: malla, estrella, rbol, bus y anillo, (ver Fig. 1.4).

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Fig. 1.4 La topologa define la configuracin fsica o lgica de los enlaces en una red.

Estas cinco clases describen como estn interconectados los dispositivos de una red, lo que no indica su disposicin fsica. Por ejemplo, que exista una topologa en estrella no significa que todas las computadoras de la red deban estar situadas fsicamente con forma de estrella alrededor de un concentrador. Una cuestin a considerar al elegir una topologa es el estado relativo de los dispositivos a enlazar. Hay dos relaciones posibles: igual a igual o paritaria, donde todos los dispositivos comparten el enlace paritariamente, y

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