CABLEADO ESTRUCTURADO Y ANALISIS DE PAQUETES DE DATOS

OSCAR JULIAN CASADIEGO MACHUCA

Estudiante Ingeniera en Automatizacin

Cod.45122006

Rede computacionales e industriales

Facultad Ingeniera en Automatizacin

11 de septiembre de 2015

Bogot D.C

CABLEADO ESTRUCTURADO

Cuando aborda el tema de cableado estructurado nos adentramos ala mundo de las comunicaciones de red, para esta prctica se inform y se investig previamente a esta y se complement lo aprendido despus de esta, para este caso se hizo nfasis en el cableado estructurado segn los estndar EIA/568-B y EIA/568-A para cableado estructurado.

Para llevar acabos dichos estndares se usaron como elementos un cable tipo UTP grado 5, conectores RJ45B y ponchadora para cableado estructurados.

ESTADO DEL ARTE

La demanda de unos estndares para las instalaciones de sistemas de telecomunicaciones se hizo notoria hace mucho tiempo ya que los proveedores de estas tenan sus propios mtodos a la hora de realizar las instalaciones lo cual dificultaba que el cliente en caso de querer cambiar de proveedor se le dificultara, esto representaba un gasto alto hacia el por qu tena que adquirir un nuevo servicio sin poder usar algo del que ya se haba instalado.

Para estas pocas las redes telefnicas usaban por lo general la topologa de estrella:

Topologa tipo estrella

Ventajas

Facilidad de expansin

Prolongaciones sin afectar el normal funcionamiento de la red

Menor costo a largo plazo

Desventajas

Mayor consto de instalacin

El cable ms usado para esta poca era el cable coaxial con un topologa tipo bus o anillo lo cual representaba un problema ya que si parte de este era cortado toda la red informtica quedaba inactiva.

Topologa tipo bus

Ventajas

Expandible fcilmente

Bajo costo inicial

Desventajas

Una falla interrumpe la operacin de los nodos

Modificar la red tiene repercusiones en el servicio

Alto costo de operacin

Costos altos a largo plazo

Las fallas no se ubican fcilmente

NORMA EIA/TIA 568

Para ser posible que hoy en da contemos con servicios de telecomunicaciones e informticos de una forma ms eficiente que hace tiempo, y s tmenos en cuenta que se hallan problemas para que estas redes se comuniquen a la hora de trasmitir y recoger informacin ya sea por el entorno en el que se van a implementar o la distribucin de sus lneas de redes en determinados espacios, es necesario implementar ciertos protocolos de comunicacin tanto en su parte lgica y fsica partiendo desde el tipo de cable que se usa para llevar la informacin, la distribucin de los servidores, y las configuraciones lgicas nace ciertos estndares para las comunicaciones de redes a nivel global unas de las soluciones que se plantean para estos es el concepto de cableado estructurado.

Dos asociaciones empresarias, la Electronics Industries Asociation (EIA) y la Telecommunications Industries Asociation (TIA), que agrupan a las industrias de electrnica y de telecomunicaciones de los Estados Unidos, han dado a conocer, en forma conjunta , la norma EIA/TIA 568 (1991), donde se establecen las pautas a seguir para la ejecucin del cableado estructurado.

La norma EIA/TIA 568 establece que todo tipo de instalacin de comunicaciones que se guie por este estndar soportara todo tipo de aplicaciones que se le aplique a las telecomunicaciones en un lapso de al menos 10 aos despus de haber sido emitida la normal (soporte de aplicaciones a telecomunicaciones hasta el ao 2001).

VENTAJAS DEL CABLEADO ESTRUCTURADO

El sistema de cableado estructurado se define como la solucin a los problemas de un cableado no estructurado, no estndar, sistema cerrado y sistemas privados de cableado que son determinados por un fabricante.

Se conoce como un sistema de cableado abierto a un sistema de cableado estructurado ya que este es diseado para ser independiente del proveedor y de las aplicaciones que se le puedan dar.

Un sistema de cableado estructurado se caracteriza por que todas las outles (salidas para conexin) son idnticamente conectados en estrellas en un punto de distribucin central, en el que existe una combinacin capas de suplir cualquier necesidad que se presente a lo largo de la vida del cable.

Cualquier aplicacin o modificacin que se hagan en el sistema de cableado estructurado ofrece la ventaja de ser aplicada adems que cuando se presenta un error al contar con centros de distribucin se pueden aislar las etapas o los sectores sin que afecten todo el sistema.

CATEGORIA 5

Son las caractersticas elctricas de transmisin referente a los componentes en un cableado basado en UTP.

Esta normalizado por los apndices EIA/TIA TSB 36 (cables) y TBS 40 (conectores), posee la ms alta especificacin en cuanto al ancho de banda.

Los elementos que se hallan bajo esta norma segn especificaciones permiten tener un ancho de banda desde los lmites de estos hasta una frecuencia de 100MHz en todos sus pares, esto hace referencia que un elemento que pase por un par debe ser capaz de pasar por todos los pares, el equipo que se conecte es el que decide si usa todo el ancho de banda o no.

Se aplica en cable UTP de 4 pares y su uso es como cables de distribucin, patcheo, interconexin a terminales Jack, patch panels y puntos de transicin.

PROTOCOLOS DE RED

Protocolo TCP

TCP(que significaProtocolo de Control de Transmisin) es uno de los principales protocolos de la capa de transporte del modeloTCP/IP. En el nivel de aplicacin, posibilita la administracin de datos que vienen del nivel ms bajo del modelo, o van hacia l, (es decir, el protocoloIP). Cuando se proporcionan los datos al protocolo IP, los agrupa en datagramas IP, fijando el campo del protocolo en 6 (para que sepa con anticipacin que el protocolo es TCP). TCP es unprotocolo orientado a conexin, es decir, que permite que dos mquinas que estn comunicadas controlen el estado de la transmisin.Las principales caractersticas del protocolo TCP son las siguientes:

TCP permite colocar los datagramas nuevamente en orden cuando vienen del protocolo IP.

TCP permite que el monitoreo del flujo de los datos y as evitar la saturacin de la red.

TCP permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada para "entregarlos" al protocolo IP.

TCP permite multiplexar los datos, es decir, que la informacin que viene de diferentes fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma lnea pueda circular simultneamente.

Por ltimo, TCP permite comenzar y finalizar la comunicacin amablemente.

El formato de los datos en TCP

Un segmento TCP est formado de la siguiente manera:

URGACKPSHRSTSYNFIN

Puerto de origen(16 bits): Puerto relacionado con la aplicacin en curso en la mquina origen

Puerto de destino(16 bits): Puerto relacionado con la aplicacin en curso en la mquina destino

Nmero de secuencia(32 bits): Cuando el indicador SYN est fijado en 0, el nmero de secuencia es el de la primera palabra del segmento actual.Cuando SYN est fijado en 1, el nmero de secuencia es igual al nmero de secuencia inicial utilizado para sincronizar los nmeros de secuencia (ISN).

Nmero de acuse de recibo(32 bits): El nmero de acuse de recibo, tambin llamado nmero de descargo se relaciona con el nmero (secuencia) del ltimo segmento esperado y no el nmero del ltimo segmento recibido.

Margen de datos(4 bits): Esto permite ubicar el inicio de los datos en el paquete. Aqu, el margen es fundamental porque el campo opcin es de tamao variable.

Reservado(6 bits): Un campo que actualmente no est en uso pero se proporciona para el uso futuro.

Indicadores(6x1 bit): Los indicadores representan informacin adicional:

URG: Si este indicador est fijado en 1, el paquete se debe procesar en forma urgente.

ACK: Si este indicador est fijado en 1, el paquete es un acuse de recibo.

PSH(PUSH): Si este indicador est fijado en 1, el paquete opera de acuerdo con el mtodo PUSH.

RST: Si este indicador est fijado en 1, se restablece la conexin.

SYN: El indicador SYN de TCP indica un pedido para establecer una conexin.

FIN: Si este indicador est fijado en 1, se interrumpe la conexin.

Ventana(16 bits): Campo que permite saber la cantidad de bytes que el receptor desea recibir sin acuse de recibo.

Suma de control(CRC): La suma de control se realiza tomando la suma del campo de datos del encabezado para poder verificar la integridad del encabezado.

Puntero urgente(16 bits): Indica el nmero de secuencia despus del cual la informacin se torna urgente.

Opciones(tamao variable): Diversas opciones

Relleno: Espacio restante despus de que las opciones se rellenan con ceros para tener una longitud que sea mltiplo de 32 bits.

Protocolo QUIC

ste permite enviar datagramas a travs de la red sin una previa conexin; saltndose de esta manera las limitaciones del Protocolo de Control de Transmisin (TCP).Con este nuevo anuncio, se asegura el acceso a la web en lneas de banda ancha con las condiciones ms difciles; mejorando de esta manera el actual TCP, que soportan Chrome, Firefox, Opera.

Cmo funciona?

Para su funcionamiento, Quic hace uso dedatagramas UDPcifrados, as como incorpora diversos mecanismos de control. Todo ello con un riguroso control, que reducir la latencia, la prdida de paquetes (para lo que establece la transmisin de los mismos a un ritmo uniforme) y permite controlar la congestin de la red; a travs de una estimacin del ancho de banda de cada direccin.

Quic, funciona conconexiones fijas y estables,pero tambin se convierte en un perfecto aliado de las mviles. Ya que permite la interrupcin en la comunicacin para ahorrar batera, como la que hacen los mismos mviles en la actualidad.

Ventajas

Este nuevo protocolo pretende llegar para quedarse; y por ello, ofrece grandes ventajas a los usuarios; as, adems de garantizar el acceso a la web en lneas de banda ancha incluso en las condiciones ms complicadas, facilita unamayor velocidada la hora de moverse por la web. Por otra parte, como mencionamos anteriormente,disminuye la prdida de paquetesycontrola da congestin de la red, ofrece un altonivel de seguridad(similar al TSL) y ofrece unidentificador de conexinque reduce el nmero de re-conexiones que se realizan desde usuarios de mviles.

Protocolo IPv6Protocolo de mensajes de control de Internet para IPv6 (ICMPv6)

El Protocolo de control de mensajes Internet para IPv6 (ICMPv6, Internet Control Message Protocol for IPv6) es un estndar de IPv6 necesario que est definido en el documento RFC2463, "Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification" [Especificacin del Protocolo de control de mensajes de Internet (ICMP) para el Protocolo Internet versin 6 (IPv6)]. Con ICMPv6, los hosts y los enrutadores que se comunican mediante IPv6 pueden informar de errores y enviar mensajes de eco simples.

El protocolo ICMPv6 proporciona tambin un marco de trabajo para los protocolos siguientes:

Descubrimiento de escucha de multidifusin (MLD)MLD consiste en una serie de tres mensajes ICMPv6 que reemplazan la versin 2 del Protocolo de administracin del grupo Internet (IGMP, Internet Group Management Protocol) para IPv4 en la administracin de la pertenencia a multidifusin de subred. Para obtener ms informacin, veaDescubrimiento de escucha de multidifusin (MLD).

Descubrimiento de vecinos (ND)Descubrimiento de vecinos consiste en una serie de cinco mensajes ICMPv6 que administran la comunicacin de un nodo a otro en un vnculo. Descubrimiento de vecinos reemplaza al Protocolo de resolucin de direcciones (ARP, Address Resolution Protocol), Descubrimiento de enrutadores ICMPv4 y el mensaje de Redireccin ICMPv4, ademss de proporcionar funciones adicionales.

Protocolo TLSv1.2

Te permite confiar informacin personal a sitios web, ya que tus datos se ocultan a travs de mtodos criptogrficos mientras navegas en sitios seguros.

Es utilizado ampliamente en bancos, tiendas en lnea y cualquier tipo de servicio que requiera el envo de datos personales ocontraseas.

Cmo funciona?

Antes de entender cmo funciona esta tecnologa, es necesario abordar algunos conceptos importantes y que forman parte del funcionamiento interno de SSL/TLS.

Cifrado, no Encriptado

El cifrado es el proceso que transforma tu informacin de manera que no cualquier usuario pueda entenderla, se realiza con base a un elemento nico conocido como llave, as nadie, excepto el poseedor puede leerla. El procedimiento inverso al cifrado es el descifrado.

La palabra correcta para describir el proceso de ocultamiento de informacin es cifrado, usualmente encontrars literatura con el trminoencriptado, el cual es incorrecto.

Llave pblica y llave privada

Son un par de llaves digitales asociadas a una persona o entidad y generadas mediante mtodos criptogrficos. La llave pblica es usada para cifrar la informacin, haciendo una analoga, es como la llave utilizada para cerrar una puerta y mantener fuera a cualquier persona mientras que la llave privada se usa para descifrar, es decir, la llave que abre la puerta y slo la posee la persona autorizada, por lo tanto sta debe mantenerse en secreto.

Firma digital

Del mismo modo que tu firma autgrafa, es un elemento que te identifica y distingue de las dems personas y que al firmar con ella adquieres derechos y obligaciones. La firma digital se genera con base a la llave privada de quien firma y por lo tanto es nica.

Autoridad Certificadora (AC)

Una Autoridad Certificadora (AC, en ingls CA) es una entidad confiable que se encarga de garantizar que el poseedor de un certificado digital sea quien dice ser, bridando confianza a ambas partes de una comunicacin segura SSL/TLS.

Certificado Digital SSL/TLS

Es un documento digital nico que garantiza la vinculacin entre una persona o entidad con su llave pblica.

Contiene informacin de su propietario como nombre, direccin, correo electrnico, organizacin a la que pertenece y su llave pblica, as como informacin propia del certificado por mencionar: periodo de validez, nmero de serie nico, nombre de la AC que emiti, firma digital de la AC cifrada con su llave privada y otros datos ms que indican cmo puede usarse ese certificado.

HTTPS

Simplemente es una combinacin del protocolo HTTP (usado en cada transaccin web) con el protocolo SSL/TLS usada para establecer comunicaciones cifradas en sitios web.

Funcionamiento

SSL/TLS es una tecnologa compleja, pero una vez entendidos los conceptos anteriores comprenders el funcionamiento de este protocolo de forma general. Usemos un ejemplo con el cual posiblemente ests familiarizado.

SSL/TLS funciona de forma transparente para ti, lo que en realidad ocurre cuando intentas acceder a un sitio seguro.

Protocolo DNS

DNS(acrnimo deDomainNameSystem) es una base de datos distribuida y jerrquica, que almacena la informacin necesaria para los nombres de dominio. Sus usos principales son la asignacin de nombres de dominio a direcciones IP y la localizacin de los servidores de correo electrnico correspondientes para cada dominio. ElDNSnaci de la necesidad de facilitar a los seres humanos el acceso hacia los servidores disponibles a travs de Internet permitiendo hacerlo por un nombre, algo ms fcil de recordar que una direccinIP.

LosServidores DNSutilizanTCPyUDP, en el puerto 53 para responder las consultas. Casi todas las consultas consisten de una sola solicitudUDPdesde unCliente DNS, seguida por una sola respuestaUDPdel servidor. Se realiza una conexinTCPcuando el tamao de los datos de la respuesta excede los 512 bytes, tal como ocurre con tareas comotransferencia de zonas.

Componentes de DNS.

DNS opera a travs de tres componentes: Clientes DNS, Servidores DNS y Zonas de Autoridad.

Clientes DNS.

Son programas que ejecuta un usuario y que generan peticiones de consulta para resolver nombres. Bsicamente preguntan por la direccin IP que corresponde a un nombre determinado.

Servidores DNS.

Son servicios que contestan las consultas realizadas por losClientes DNS. Hay dos tipos de servidores de nombres:

Servidor Maestro: Tambin denominadoPrimario. Obtiene los datos del dominio a partir de un archivo alojado en el mismo servidor.

Servidor Esclavo: Tambin denominadoSecundario. Al iniciar obtiene los datos del dominio a travs de un Servidor Maestro (o primario), realizando un proceso denominadotransferencia de zona.

MATERIALES Y METODOLOGIA

Para la prctica de cableado estructurado se utiliz cable utp categora 5, conectores RJ45 y una ponchadora.

La distancia del cable fue de 2 metros, las normas usadas para esta prctica fueron las EIA/TIA 568-A y EIA/TIA 568-B que describen el proceso estndar para cableado estructurado, se tom un extremo del cable y se aplic el estndar 568-B en el otro extremo se aplic el mismo estndar obteniendo un cable estructurado de conexin directa.

El otro cable se aplic en un extremo el estndar 568-B y para el otro extremo el estndar 568-A obteniendo como resultado un cable de conexin cruzada.

Ambos cables se probaron en sus respectivas conexiones tanto en la directa como en la cruzada, para eso con el cable directo se conect una computadora a una conexin de internet probando su funcionamiento.

Para el cable de conexin cruzada se hizo una conexin entre dos computadoras las cuales se mand un ping de una a la otra verificando si la tasa de paquetes de ping llegaba o se perdan en la transmisin.

En la parte de anlisis de protocolos de red se utiliz el software Wireshark ya que est diseado para el analizis de traficos de datos en redes de comunicacin e informticas, en este caso se analiz un red tipo LAN desde un computador personal a un red de internet proporcionada por la empresa Claro, la conexin se hizo de forma fsica (por cable directo) los resultados que se mostraron se analizaron respecto a los protocolos que se observaron en cada paquete que analizo el software.

En el caso especial de hallar o encontrar la atenuacin de un cable utp se utilizaron herramientas de medicin y de generacin de seales (osciloscopio, generador de seales) en cada uno de los extremos del cable (longitud del cable 16m), en un extremo se tom como referencia de entrada en la que se le aplico un seal sinusoidal con valores conocidos midiendo a su vez el comportamiento de esta en un osciloscopio, en el otro extremo se utiliz el canal 2 del osciloscopio para observar la salida de la seal y los cambios que esta haba sufrido esto se hizo para saber el voltaje de entrada y el voltaje de salida para asi poder relacionar los datos con la frmula matemtica que dice que la atenuacin en un cable es:

La atenuacin, en el caso del ejemplo anterior vendra, de este modo, expresada en decibelios por la siguiente frmula:

En trminos de potencia

En trminos de tensin

Una vez hallado para este caso los voltajes de entrada y salida se procede a implementar la frmula matemtica la cual da un resultado de atenuacin, esto se compar con unas normas o tablas ya establecidas en las que aparecen las caractersticas de atenuacin para cables utp.

Cabe resaltar que de lo que se observ y se calculo puede variar de acuerdo a la frecuencia que se trabaje y al tipo de cable para el caso del utp categora 5 a una frecuencia de 1kHz se hall que su atenuacin por 100 metros era de aproximadamente 2,3 (la tabla de arriba es para cada 100m) en este caso con relaciona a la tabla se hizo la conversin para relacionarlo hasta 100m de o viceversa.

CONCLUSIONES

La relacin entre el cable y la transmisin de datos parte desde sus protocolos de conexin hasta la topologa de la red

Cuando se habla de protocolos se observ que muchas veces unos remplazan a otros o son la mejoras de otros

El clculo de atenuacin es algo de suma importancia ya que es una variable que afecta mucho la transmisin de datos

Para las conexiones tanto en redes de telecomunicaciones, industriales, informticas, etc se deben tener en cuenta los estndares, normas, topologas, protocolos, etc para llevar estos acabos de una manera eficiente tanto para el servidor como para el cliente.

Referencias

Andrew S. Tanenbaum (2003). Pearson Prentice Hall, ed 7.Comunicain y Redes de Computadores. Mexico: Pearson Prentice Hall

http://www.labredes.unlu.edu.ar/sites/www.labredes.unlu.edu.ar/files/Cableado%20Estructurado_2013.pdf

http://www.ie.itcr.ac.cr/marin/telematica/trd/01_modelo_OSI_v2.pdf