introducción y arquitectura de redes
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
1/68
REDES DE ÁREA LOCAL(LAN)PARTE 1
Unidad 6
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
2/68
Redes de rea Local(LAN)
Habitualmente son propiedad de laorganización que las usa parainterconectar sus propios equiposElementos fundamentales: Topología Medio de transmisión
Disposición del cableado Técnica de control de acceso al medio
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
3/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología e re!ere a la forma seg"n la cual se
interconectan entre sí los puntos !nales# o
estaciones# conectados a la red$ %as topologías &abituales en este tipo de
redes son: 'us (rbol )nillo Estrella
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
4/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología 'us
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
5/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología (rbol
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
6/68
Redes de rea Local(LAN)
*omparación entre 'us + (rbol
'us
• %as estaciones seconectan al bus atra,és de un conector
• -ull d"ple. transmisión +recepción a tra,és delbus
• %a transmisión sepropaga a tra,és delmedio
• Escuc&ada por todaslas estaciones
(rbol
• Es una generalizacióndel bus
• *able rami!cado sinbucles cerrados
• El /rbol comienza enuna cabecera + serami!ca
• Escuc&ada por todaslas estaciones
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
7/68
Redes de rea Local(LAN)
0roblemas de la topología 'us 1a que la transmisión de una estación es
recibida por todas las dem/s# es necesario
alg"n método para indicar a quién ,adirigida la transmisión e necesita también un mecanismo para
regular la transmisión 2tiempos detransmisión prolongados o simultaneidad detransmisiones3
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
8/68
Redes de rea Local(LAN)
Transmisión de tramas en topologías'us %as estaciones transmiten datos en bloques
peque4os llamados 5tramas *ada trama est/ compuesta por los datos a
transmitir m/s una cabecera que contieneinformación de control
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
9/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología 'us
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
10/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología )nillo
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
11/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología )nillo *onsta de un con7unto de repetidores unidos por
enlaces punto a punto formando un bucle cerrado %os enlaces son unidireccionales *ada estación se conecta a la red mediante unrepetidor
%os datos se transmiten en tramas Una trama que circula por el anillo pasa por las dem/s
estaciones %a estación de destino reconoce su dirección + copiala trama %a trama contin"a circulando &asta que ,uel,e a la
estación origen El control de acceso al medio determina cu/ndo
una estación puede insertar una trama
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
12/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología )nillo
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
13/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología Estrella
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
14/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología Estrella *ada estación est/ directamente conectada
a un nodo central com"n# generalmente atra,és de dos enlaces punto a punto# unopara la transmisión + otro para la recepción
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
15/68
Redes de rea Local(LAN)
Topología Estrella
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
16/68
Redes de rea Local(LAN)
Elección de la topología -orma parte del proceso de dise4o de una
%)8 e debe &acer a la par de la elección delmedio de transmisión# la disposición del
cableado + la técnica de control de accesoal medio
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
17/68
Redes de rea Local(LAN)
Medios de transmisión para topología'us
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
18/68
Redes de rea Local(LAN)
Medios de transmisión para topología'us
d d l
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
19/68
Redes de rea Local(LAN)
Medios de transmisión para topología'us En esta topología sólo se utiliza el cable
coa.ial en banda base 2Et&ernet3 in embargo se utiliza mu+ poco en la
actualidad# sal,o en instalacionespree.istentes
0ara una instalación nue,a es m/scon,eniente utilizar una topología estrellasobre par trenzado o !bra óptica
d d l
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
20/68
Redes de rea Local(LAN)
d d l
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
21/68
Redes de rea Local(LAN)
Elección del medio de transmisión Est/ restringida por la topología 9tros aspectos a considerar:
*apacidad: debe soportar el tr/!co de redesperado *on!abilidad: Debe satisfacer los requisitos
de disponibilidad Tipos de datos soportados: a7ustados a laaplicación )lcance del entorno: debe proporcionar
ser,icio a la gama de entornos requeridos
d d l
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
22/68
Redes de rea Local(LAN)
Elección del medio de transmisión
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
23/68
Arquitectura de protocolos (LAN)%a arquitectura de una %)8 se describeme7or en términos de una 7erarquía deprotocolos que organizan las funcionesb/sicas de la misma$%a arquitectura de protocolosestandarizada para redes %)8 inclu+e las
siguientes capas: -ísica 2Topología + medio de transmisión3 De control de acceso al medio 2M)*3 De control de enlace lógico 2%%*3
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
24/68
Arquitectura de protocolos (LAN)elación del est/ndar ;EEE con el
modelo 9 ;
Nivelessuperiores
Enlacede datos
!sica
Nivelessuperiores
LLC
"AC
!sica
9 ; ;EEE
Aplica#les aredes LAN$"AN % &AN
"edio
Á'#itoespec! co
de EEE *+,
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
25/68
Arquitectura de protocolos (LAN)-unciones de la capa física *odi!cación?decodi!cación de se4ales @eneración?eliminación de pre/mbulo 2para
sincronización3 Transmisión?recepción de bits ;nclu+e una especi!cación del medio de
transmisión + de la topología
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
26/68
Arquitectura de protocolos (LAN)-unciones de la capa M)* En transmisión# ensamblado de datos en
tramas con campos de dirección + de
detección de errores En recepción# desensamblado de tramas#reconocimiento de dirección + detección deerrores$
*ontrol de acceso al medio de transmisión%)8-unciones de la capa %%* ;nterfaz con las capas superiores *ontrol de errores de Au o
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
27/68
Arquitectura de protocolos (LAN)En el protocolo T*0?;0 2Unidad B3&abíamos ,isto que la unidad de datos20DU3 era: ecuencia de
b+tes deaplicaciónDatos del usuario
egmento T*0
*abecera
T*0
0aquete delni,el de red
*abecera dered
Datagrama
;0
*abecera ;0
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
28/68
Arquitectura de protocolos (LAN)En el modelo de referencia ;EEE # la0DU resulta de agregar las cabeceras de%%* + M)*: *apa deaplicaciónDatos del aplicación
*apa T*0*abecera T*0
*apa%%*
*abecera %%*
*apa ;0*abecera ;0
*abecera M)*
*abecera M)* *apa
M)*
egmento T*0Datagrama ;0UD0 %%* Trama M)*
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
29/68
Arquitectura de protocolos (LAN)*ontrol de enlace lógico 2%%*3 Especi!ca los mecanismos para:
Direccionar estaciones a tra,és del medio *ontrolar el intercambio de datos entre dosusuarios
El funcionamiento + formato de esteest/ndar est/n basados en HD%* 2*ontrol
de enlace de datos de alto ni,el C Unidad 3$ E.isten tres posibles ser,icios para
dispositi,os conectados que usan %%*
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
30/68
Arquitectura de protocolos (LAN)er,icios %%*
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
31/68
Arquitectura de protocolos (LAN)er,icios %%*
@eneralmente# un ,endedor ofrece estosser,icios como opciones que el cliente
puede elegir cuando compra el equipo$ 9tra posibilidad es que el cliente compre unequipo que inclu+a todos o algunos de losser,icios + seleccione cu/l ,a a utilizar en
función de la aplicación especí!ca
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
32/68
Arquitectura de protocolos (LAN)er,icios %%*
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
33/68
Arquitectura de protocolos (LAN)0rotocolo de control de acceso al medio 2M)*3 *ontrola el acceso al medio de transmisión 0ar/metros cla,e:
Dónde *entralizado
0ro: Ma+or control C *ontra: Un solo punto de falla Distribuido
0ro: M/s redundante C *ontra: M/s comple7o *ómo
incrónico 2asignación est/tica3 e dedica una cierta capacidad a la cone.ión C 8o apropiada para
%)8 )sincrónico 2asignación din/mica3
En función de la demanda otación circular 2 ound robin3 C eser,a *ontención
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
34/68
Arquitectura de protocolos (LAN)0rotocolo de control de acceso al medio2M)*3
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
35/68
ntercone-i.n de redes) medida que una organización crece# también lo&ace# en general# el tama4o de sus redes$%lega un momento en el cual la red tiende aquedar subdimensionada# lo que se e,idencia#fundamentalmente# en la disminución de laperformance de la red$Una forma de resol,er esta cuestión consiste ensubdi,idir la red en un con7unto de redesmenores$0or otra parte# en algunos casos# se &acenecesario interconectar redes separadas deforma que se con,iertan en una "nica + gran red$
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
36/68
ntercone-i.n de redes%os componentes que permiten realizarestas funciones son: epetidores 2 epeaters3 *oncentradores 2*oncentradores 2Hubs33 0uentes 2'ridges3 *onmutadores 2 Fitc&es3 Enrutadores 2 outers3 0asarelas 2@ateFa+s3
R tid
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
37/68
Repetidores(Repeaters)
olamente opera en la capa física$ecibe datos sobre un enlace de comunicaciones +
los transmite# bit a bit# sobre otro enlace tan r/pidocomo los recibe$0ermite e.tender el largo m/.imo admitido parauna cone.ión en una red$8o es capaz de discriminar información# niacumularla para conectar medios que tengandistintas ,elocidades$
egenera la se4al: cuando recibe una se4al débil ocorrupta crea una copia# bit a bit# con la potenciaoriginal$
R tid
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
38/68
Repetidores(Repeaters)
La se/al su0rep rdidas en un
ca#le 'u% lar2o
La se/al esrestaurada asus
caracter!sticasori2inales
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
39/68
Concentradores (3u#s)u función principal es la de conectar
,arias computadoras entre sí en unacon!guración estrella$
También cumplen la función de losrepetidores +a que regeneran la se4al asu paso por el mismo$
0ermiten# conectados en cascada# crearsegmentos de red que a su ,ez seconectan con otros segmentos
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
40/68
Concentradores (3u#s))lgunos permiten también laintercone.ión de diferentes tipos demedios de transmisión$
)l igual que los repetidores# funcionanen el ni,el físico de la red o sea#permiten la cone.ión física entre los
dispositi,os conectados manteniendolas características eléctricas + lógicasde las se4ales transportadas$
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
41/68
Concentradores (3u#s)*one.ión en estrella
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
42/68
Concentradores (3u#s)*one.ión en cascada
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
43/68
Puentes (4rid2es))l igual que los dispositi,os ,istos &asta a&ora#permite interconectar diferentes segmentos deuna red# o ,arias redes entre sí$) diferencia de ellos aísla el tr/!co entre losdiferentes segmentos de la red e,itando que unsegmento saturado# afecte a otro que no lo est/$-unciona en el ni,el de la capa M)*# o sea realizauna función lógica elemental que consiste en: ecoger todas las tramas que circulan por cada
segmento$ )nalizar la dirección de destino de cada trama$ Determinar si corresponde retransmitirlo a otro
segmento o al mismo del cual pro,iene$
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
44/68
Puentes (4rid2es)
A51
A51A51A51A51A51
456
456 456456456456456 456456
Con'utadores
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
45/68
Con'utadores(S7itc8es)
%os m/s comunes funcionan# al igualque los puentes# a ni,el de la capa >$En la actualidad se tiende a utilizardirectamente conmutadores cuando sedesea segmentar el tr/!co de la red ointerconectar ,arias redes entre sí$
El caso típico de aplicación es elconmutador de piso o de departamento$
Con'utadores
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
46/68
Con'utadores(S7itc8es)
Con'utadores
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
47/68
Con utadores(S7itc8es)
Genta7as 8o se necesita cambiar el softFare ni el &ardFare
de los dispositi,os conectados# para con,ertir una%)8 en bus o con concentrador en una red conconmutador
uponiendo que el conmutador tiene su!cientecapacidad para atender a todos los dispositi,osconectados# cada uno de ellos tiene una
capacidad dedicada igual a la de la %)8 originalcompleta Escala f/cilmente# pudiéndose conectar
dispositi,os adicionales mediante el incrementocorrespondiente de la capacidad
Con'utadores
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
48/68
Con utadores(S7itc8es)
Tipos de conmutadores de capa >
Con'utadores
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
49/68
Con utadores(S7itc8es)
*onmutadores capa > ,s$ 0uentes Un conmutador de capa > puede ser ,isto como una
,ersión full d"ple. de un concentrador 0uede incorporar adem/s la lógica necesaria para
funcionar como un puente multipunto
)ctualmente se utilizan conmutadores de capa > enlugar de puentes
Con'utadores de capa
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
50/68
Con utadores de capa6
9peran en la capa de red 2*apa delmodelo 9 ;3$0or lo tanto utilizan la información dedireccionamiento ;0 para encaminar eltr/!co$
Caracter!stica Con'ut9 de Capa6
Enca'inador(router)
Enrutamiento de*apa
)dministración deltr/!co
oporte de ;* 2 an;nterf$ *ard3
0rotocolos deenrutamiento
a,anzados
Redes troncales
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
51/68
Redes troncales(4ac:#one)
0ermite conectar ,arias %)88inguna estación est/ conectadadirectamente a la troncal%as estaciones son parte de una %)8 +la troncal conecta las %)8%a troncal es# en sí misma# una %)8 que
usa un protocolo de %)8*ada cone.ión a la troncal es# en símisma# otra %)8
Redes troncales
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
52/68
Redes troncales(4ac:#one)
Troncal tipo bus
Redes troncales
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
53/68
Redes troncales(4ac:#one)
Troncal en estrella %a troncal es el conmutador
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
54/68
LAN ;irtuales (;LAN)Es una %)8 con!gurada por softFareUna %)8 física se puede se puededi,idir en ,arias %)8 lógicasdenominadas G%)8*ada G%)8 es un grupo de traba7o de laorganización
*ualquier estación se puede mo,erlógicamente de una a otra G%)8
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
55/68
LAN ;irtuales (;LAN)
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
56/68
LAN ;irtuales (;LAN)0ertenencia 0or n"mero de puerto 0or dirección M)*
0or dirección ;0 0or direcciones multicast ;0 0or una combinación de estas características*on!guración Manual )utom/tica emiautom/tica
Redes LAN de alta
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
57/68
Redes LAN de altavelocidad
%as %)8 son las redes m/s utilizadas enla actualidad + las que m/s &ane,olucionado
Históricamente el est/ndar m/sutilizado era el Et&ernet de B= Mbps conUT0# pero en la actualidad e.istenalternati,as de me7ores prestaciones +de costo competiti,o# como ser: -ast Et&ernet + @igabit Et&ernet *anal de !bra edes %)8 inal/mbricas de alta ,elocidad
Redes LAN de alta
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
58/68
Redes LAN de altavelocidad
*aracterísticas ast
Et8ernet=i2a#it
Et8ernetCanal de
#raLAN
inal>'#rica
;elocidadde datos B== Mbps
B @bps# B=@bps# B==
@bpsB== Mbps C
#> @bpsB Mbps IJ
Mbps"edio detrans'isi.
n
UT0# T0#!bra óptica
UT0# cableblindado#
!bra óptica
-ibra optica#cable
coa.ial# T0
Microondas>#J @Hz# I
@Hz" todo deacceso * M)?*D *onmutado *onmutado
* M)? ondeo 20olling3
Est>ndar ;EEE $ ;EEE $-ibre
*&annel)ssociation
;EEE $BB
Redes LAN de alta
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
59/68
Redes LAN de altavelocidad
Et&ernet 2;EEE $ 3 %as redes %)8 de alta ,elocidad m/s
utilizadas en la actualidad son las basadas
en esta norma *omo en otros est/ndares# e.iste unacapa de control de acceso a l'edio + una capa 0!sica
El método b/sico de control de acceso almedio utilizado en las redes Et&ernet es elCS"A?CD 2*arrier ense Multiple )ccessFit& *ollision Detection3
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
60/68
Et8ernet0recursores del * M)?*D )cceso m"ltiple con detección de portadora
2* M)3 %a estación que quiere transmitir Kescuc&aL el
medio para determinar si &a+ otra transmisión encurso 2detección de portadora3
i el medio est/ ocupado# la estación debe esperarun cierto tiempo antes de ,ol,er a intentarlo
i el medio est/ libre# la estación comienza atransmitir Espera la con!rmación i no recibe la con!rmación# se asume que &ubo
una colisión + la estación retransmite
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
61/68
Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) no persistente
Una estación que desee transmitir escuc&ar/ elmedio + proceder/ seg"n las siguientes reglas:
e desapro,ec&a la capacidad debido a que elmedio permanecer/ libre 7usto tras el !n de unatransmisión# incluso si una o m/s estaciones seencuentran listas para transmitir
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
62/68
Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) B persistente
Una estación que desee transmitir escuc&ar/
el medio + proceder/ seg"n las siguientesreglas:
i dos o m/s estaciones desean transmitir# nose podr/ e,itar la colisión
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
63/68
Et8ernet0recursores del * M)?*D * M) p persistente
Una estación que desee transmitir escuc&ar/
el medio + proceder/ seg"n las siguientesreglas:
*uestión: *u/l es el ,alor efecti,o de p que
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
64/68
Et8ernet)cceso m"ltiple con detección deportadora + detección de colisiones2* M)?*D3
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
65/68
Et8ernetimulación * M)?*D
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
66/68
Et8ernet* M)?*D Una regla importante es que la trama debe
ser lo su!cientemente larga como para
permitir la detección de la colisión antes deque !nalice la transmisión$ i se usan tramas m/s cortas no se produce
la detección de la colisión +# en
consecuencia# la e!ciencia se reduce &astaresultar similar a * M) *omparación * M) ,s$ * M)?*D
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
67/68
Et8ernet* M)?*D *on el ob7eto de asegurar que la espera mantenga la
estabilidad# las redes ;EEE $ + Et&ernet usan unatécnica conocida como espe ra e -ponenc i a l
# ina r i a 2binar+ e.ponential bacOoP3 %a estación intentar/ retransmitir cada ,ez que colisione en los primeros B= intentos# el ,alor media se duplica cada
,ez luego el ,alor se mantiene constante durante 6 intentos
adicionales después de B6 intentos fallidos# abandona e informa un error El algoritmo B persistente con espera e.ponencial binaria
es mu+ e!ciente en un amplio rango de condiciones decarga
P r e > ' # u l o : se usan Q octetos debits 2= + B alternados3 para establecer
-
8/18/2019 Introducción y arquitectura de redes
68/68
Et8ernet Trama M)*
bits 2= + B alternados3 para establecerla sincronización entre el emisor + elreceptorS D : consiste en la secuencia de bitsB=B=B=BB# que indica el comienzo realde la tramaD A : especi!ca la estación o estacionesa las que ,a dirigida la trama$S A : especi!ca la estación que en,ió latramaL o n 2 i t u d ? T i p o : contiene la
longitud del campo de datos# o lanaturaleza del protocolo de cliente M)*D a t o s : unidad de datosproporcionada por el %%*R e l l e n o : octetos a4adidos paraasegurar que la trama sea losu!cientemente larga como para que latécnica de detección de colisionesfuncione correctamente
C S : * * de > bits calculadateniendo en cuenta todos los campose.cepto el pre/mbulo# el -D + el -*