Redes de área local

                                                Módulo Redes de Área Local

Objetivo: Implantar y administrar redes de área local, gestionando la conexión a sistemas informáticas en redes de área extensas.

                           

 MEDIO FÍSICO DE TRANSMISIÓN 

1.-MEDIOS GUIADOS

Son componentes físicos y sólidos. Están constituidos por cables conductores que van desde un dispositivo a otro. Algunos de los medios de transmisión guiado más utilizados son cable de par trenzado, el cable coaxial y el cable de fibra óptica.El cable de par trenzado y el coaxial usan conductores metálicos de cobre que transportan señales de corriente eléctrica.

2.-MEDIOS NO GUIADOS 

Son aquellos en los cuales no se utilizan cables para el envió de las señales, sino que las señales se propagan a través del medio. Las transmisiones no guiadas se clasifican en:

• Radio frecuencia
• Microondas 
• Luz ( infrarrojos/láser)

                                       

                                             

                                            CABLE DE PAR TRENZADO

Es el tipo de cable más utilizado. Existen 2 tipos:

Cable de par trenzado sin apantallar: Conocido como cable UTP , un cable de par trenzado esta formado por un grupo de pares trenzados, normalmente cuatro, recubiertos por un material aislante, tienen colores asignados y se agrupan de la siguiente manera:

-Par 1 blanco-azul/azul

-Par 2 blanco-naranja/naranja

-Par 3 blanco-verde/verde

-Par 4 blanco-marrón/marrón

  

Cable de par trenzado con apantallamiento: Una de las desventajas del cable UTP  es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Contiene pares trenzados, todos rodeados de una cubierta protectora hecha de aluminio.

       

                

                       

CABLE COAXIAL 

Se utiliza para la conexión entre antenas y radios, en sistemas de televisión por cable. El cable coaxial esta formado por un núcleo de cobre rodeado de un material aislante(dieléctrico); el aislante esta cubierto por una malla metálica que aísla el cable de posibles interferencias externas.

                    

                                                           FIBRA ÓPTICA 

Están formados por dos componentes básicos:

• El núcleo óptico: Es un conjunto de fibras ópticas, responsables de la transmisión de los datos.
• Los elementos de protección: Protege al núcleo óptico frente al entorno en el que estará situado el cable. Costa de varios elementos (revestimiento óptico, forro protector, etc)

                                                        LAS MICROONDAS 

Son ondas electromagnéticas de frecuencia muy alta, es decir, con un número muy elevado de vibraciones por segundo. Comprenden frecuencias que trabajan en el rango de los 109 a 1012 Hertz, que corresponden a longitudes de onda que van de los 30 cm.

Las microondas se emplean para transmitir señales telegráficas de alta velocidad y para comunicar los satélites y las ondas espaciales con las estaciones de la Tierra.

Limitaciones de los medio físicos

Una señal puede sufrir los siguientes efectos:

• Distorsión.- Es el desgastes que sufre una señal tras su paso por un sistema de comunicación.
• Interferencia.- Concurrencia e interacción de varias señales, proceso que altera, modifica o destruye una onda mediante su trayecto en el medio en que se propaga.
• Ruido.- El ruido `puede estar provocado por señales eléctricas, ondas de radios microondas, o puede provenir de señales de cables adyacentes.

Errores de transmisión 

Existen dos tipos de transmisiones a considerar:

De operador a operador: cuando la comunicación se efectúa de operador a operador en forma directa, operando las correspondientes máquinas. En este tipo de transmisión, el operador detecta y corrige los errores.

De máquina a máquina: en este tipo de transmisión, los errores son detectados de forma automática, mediante programas que los analizan, aceptan o rechazan parcial o totalmente. 

Tipos de errores

• Errores aislados o simple: Son aquellos que afectan a un solo bit cada vez y, ademas, son independientes entres si en cuanto al momento de ocurrencia. 
• Errores en ráfagas : Son aquellos que afectan varios bits consecutivos y ocurren en periodos indeterminados de tiempo.
• Errores agrupados: Son errores que  ocurren en tantas sucesivas de una cierta duración y que no afectan necesariamente a varios bits seguidos.

                                                  

                                                  Funciones de cada nivel

Existen siete capas las cuales tienen el siguiente concepto:

Capa enlace.- es la responsable de la transferencia fiable de información a través de un circuito de   transmisión de datos. El objetivo de esta capa es conseguir que la información fluya, libre de errores,  entre dos maquinas que estén conectadas directamente (servicio orientado a la conexión).

                                           

 Capa de red.-  Se esta capa se ocupa de la transmisión de los datagramas (paquetes), de          encaminados en la dirección adecuada, pero no se ocupa para nada de los errores o perdidas del paquete. Como consecuencia esta capa se subdivide en dos:

•   Trasporte: Encargada de encapsular los datos a transmitir. Utiliza los paquetes de datos.
•   Conmutación: Se encarga de intercambiar de conectividad especifica de la red. 

Capa de transporte.- esta capa se encarga de proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina destino, independientemente de la red de redes física. Asegura que los datos se entreguen al destino libres de errores, e el orden correcto y sin perdidas ni duplicados.

Capa de sesión.- esta capa tiene como principal objetivo permitir que los usuarios de diferentes maquinas puedan establecer, administrar y finalizar sesiones entre ellos. Ofrecen los siguientes servicios:

• Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor.
• Control de la ocurrencia(evitar que se topen dos procesos a la vez).
• Mantener puntos de verificación (checkpoits)

 

Capa de presentación.-  puede considerarse como el traductor de la red. La capa de presentación proporciona:

• Conversión de código de caracteres: por ejemplo, de ASCII a EBCDIC
• Conversión de datos: orden de bits, CR-CR/LF, punto flotante entre enteros 
• Compresión de datos: reduce el número de bits que es necesario transmitir en la red
• Cifrado de datos por motivos de seguridad. Por ejemplo, cifrado de contraseñas

 Capa de aplicación.-  Es la capa mas próxima al usuario, en este nivel se definen los protocolos que   utilizan las aplicaciones para la gestión de datos y también las herramientas para el envío de esta     información a través de todas las capas que siguen a la de aplicación. Hay un gran número de         protocolos de aplicación, muchos de ellos ligados a una aplicación concreta.

Otras arquitecturas de red

La arquitectura SNA de IBM

s una arquitectura de red, diseñada por IBM en 1974 y utilizada para la conectividad con hosts o mainframe de IBM (grandes computadoras y servidores muy robustos que soportan millones de transacciones, generalmente utilizados en bancos), así como los servidores IBM AS/400, considerados como servidores middlerange.

Los bancos siguen utilizando SNA por considerarlo más seguro que el modelo TCP/IP; es común que las redes de cajeros automáticos estén conectadas bajo SNA.

La arquitectura SNA se compone de las siguientes capas:

1. Física: SNA no define protocolos específicos para su capa de control física. Se puede emplear cualquier otro estándar para su implementación.
2. Control de Enlace de Datos (Data Link Control, DLC): define varios protocolos incluidos el Synchronous Data Link Control (SDLC) y el protocolo de comunicación Token Ring Network para LAN entre iguales (peers).
3. Control de Ruta (Path Control): implementa mucha de las funciones de la capa de red del modelo OSI.
4. Control de Transmisión (Transmission Control): proporciona un servicio de conexión de punta a punta confiable, así como servicios de cifrado y descifrado.
5. Control de Flujo de Datos (Data Flow Control): administra el procesamiento de las peticiones y respuestas, asigna el turno para la comunicación, y puede interrumpir el flujo de información pedida.
6. Servicios de Presentación (Presentation Services): especifica los algoritmos de transformación de datos para cambiarlos de una forma a otra, sincroniza las transacciones y coordina los recursos compartidos.
7. Servicios de Transacción (Transaction Services): proporciona servicios de aplicación en forma de programas que implementan el procesamiento distribuido o servicios de gestión.

Introduccion de la arquitectura de redes de area local Relacion entre el modelo OSI y la arquitectura RAL ya sabemos que el modelo OSI divide en 7 capaz el proceso de transmision de la informacion entre equipos informatico. 

La topología física es una configuración de nodos y las conexiones físicas entre ellos. La representación de cómo se usan los medios para interconectar los dispositivos es la topología física. Esto se abarcará en capítulos posteriores de este curso.

Nivel fisico(topologio)

Una topología lógica es la forma en que una red transfiere tramas de un nodo al siguiente. Esta configuración consiste en conexiones virtuales entre los nodos de una red independiente de su distribución física. Los protocolos de capa de enlace de datos definen estas rutas de señales lógicas. La capa de enlace de datos "ve" la topología lógica de una red al controlar el acceso de datos a los medios. Es la topología lógica la que influye en el tipo de trama de red y control de acceso a los medios que se utilizan.

Medios de transmision 

Los medios de transmisión son las vías por las cuales se comunican los datos. Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio o soporte físico, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

• medios de transmisión guiados o alámbricos.

• medios de transmisión no guiados o inalámbricos.

Nivel  de enlace 

 el MAC es el mecanismo encarago de control de acceeso de cada estacion de medio.

el MAC se encaraga de la siguientesb tareas:

• crear las trama de los datos pasados por el sudnivel LLC.
• desesamblado de tram,as en recepcion, reconocimiento de direcciones y deteccion de errores.
• contro de acceso al medio de transmision compartida.

Concepto de protocolo

En su forma más simple, un protocolo puede ser definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos.

Los protocolos son reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre equipos que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma.

No existe un único protocolo de red, y es posible que en un mismo ordenador coexistan instalados varios protocolos, pues es posible que un ordenador pertenezca a redes distintas.

Esta variedad de protocolos puede suponer un riesgo de seguridad: cada protocolo de red que se instala en un sistema Windows queda disponible para todos los adaptadores de red existentes en el sistema, físicos (tarjetas de red o módem) o lógicos (adaptadores VPN). Si los dispositivos de red o protocolos no están correctamente configurados, se pude estar dando acceso no deseado a los recursos.

Si se necesita mas de un protocolo, es aconsejable deshabilitarlo en cada uno de los dispositivos de red que no vayan a hacer uso de él.

Relación entre protocolo y niveles

Los sistemas de comunicación utilizan formatos bien definidos (protocolo) para intercambiar mensajes. Cada mensaje tiene un significado exacto destinado a obtener una respuesta de un rango de posibles respuestas predeterminadas para esa situación en particular. Normalmente, el comportamiento especificado es independiente de cómo se va a implementar. Los protocolos de comunicación tienen que estar acordados por las partes involucradas. Para llegar a dicho acuerdo, un protocolo puede ser desarrollado dentro de estándar técnico. Un lenguaje de programación describe el mismo para los cálculos, por lo que existe una estrecha analogía entre los protocolos y los lenguajes de programación: «los protocolos son a las comunicaciones como los lenguajes de programación son a los cómputos».​ Un protocolo de comunicación, también llamado en este caso protocolo de red, define la forma en la que los distintos mensajes o tramas de bit circulan en una red de computadoras.

Configuración y tipos de estaciones en un enlace de datos

HDLC define tres tipos de estaciones, tres configuraciones del enlace y tres modos de operación para la transferencia de los datos.

Los tres tipos de estaciones son:

• Estación primaria: se caracteriza porque tiene la responsabilidad de controlar el funcionamiento del enlace. Las tramas generadas por la primaria se denominan órdenes.

• Estación secundaria: funciona bajo el control de la estación primaria. Las tramas generadas por la estación secundaria se denominan respuestas. La primaria establece un enlace lógico independiente para cada una de las secundarias presentes en la línea.
• Estación combinada: es una mezcla entre las características de las primarias y las secundarias. Una estación de este tipo puede generar tanto órdenes como respuestas.

                                   Uso del enlace de datos

 Full-duplex: Posible solo en enlaces punto a punto con estaciones combinadas 

• Ambas estaciones en el enlace pueden transmitir en cualquier momento de manera simultánea. 
• Requiere nivel fisco full-duplex
• Un canal para cada sentido

Half-duplex: Permite cualquier combinacion de configuracion del enlace y tipo estacion 

• Las estaciones del enlace pueden transmitir pero no de manera simultanea 
• Nivel fisico half-duplex o full-duplex

                                 Tipos de protocolos
Dentro de las redes informaticas se conoce bajo el nombre de protocolo al lenguaje, que es un conjunto de reglas formales, que permite la comunicacion de distintas computadoras entre si. Existen numerosos tipos de protocolos, entre ellos:
TPC/IP: Es un conjunto de protocolos basicos para la comunicacion de redes. TCP(Transmision Control Protocol): Es un protocolo orientado a las comunicaciones y ofrece una transmision de datos confiable.

HTTP(Hypertext Transfer Protocolo): Este protocolo es el que da vida a Internet, y gracias al cual, los clientes y servidores se pueden comunicar. FTP(File Transfer Protocol):Es un protocolo de la red para la transferencia de archivos entre sistemas conectados a una red TCP(Transmission Control Protocol), basado en la arquitectura cliente-servidor. 

SSH(Secure Shell): Este protocolo fue desarrollado con el fin de mejorar la seguridad en las comunicaciones de internet. UDP(User Datagram Protocol): Es un protocolo de la capa Transporte del modelo TCP/IP que realiza el envio de datagramas a traves de la red sin una conexion previa con la maquina de destino, ya que el propio datagrama incorpora suficiente informacion de direccionamiento en su cabecera. SNMP(Simple Network Management Protocol): Este usa el Protocolo de Datagrama del Usuario (PDU) como mecanismo para el transporte. TFTP(Trivial File Transfer Protocol): Este protocolo de transferencia se caracteriza por su sencillez y falta de complicaciones.  SMTP(Simple Mail Transfer Protocol): Este protocolo esta compuesto por una serie de reglas que rige la transferencia y el formato de datos en los envios de correos electronicos. ARP(Address Resolution Protocol): Por mediuo  de este protocolo se logran aquellas tareas que buscan asociar a un dispositivo IP, el cual esta identificado con una direccion IP, con un dispositivo de red, que cuenta con una direccion de red fisica.

                         Protocolos de paro y espera

El metodo de paro y espera es un tipo de protocolo ARQ para el control de errores en la comunicacion entre dos hosts basado en el envio de paquetes. Con este metodo, el emisor envia una trama y espera un acuse de recibo positivo denominado ACK (Acknowledgment, que significa confirmacion) por parte del receptor.

                               Protocolo de ventana fija

Permite al emisor transmitir multiples paquetes de informacion (tamaño de ventana), sin recibir confirmacion de la recepcion correcta de los mismos. Cuando llega un paquete al receptor, este envia un ACK al emisor. El ACK puede ser:

• El del ultimo paquete recibido
• Indicando cual es el paquete recibido con su numero, por ejemplo, ACK 5.
• Los paquetes que han sido enviados pero no han sido validados se denominan Unacknowledge
• El numero de paquetes que pueden ser  Unacknowledge en un momento dado esta limitado por el tamaño de la ventana (Ancho de ventana).
• Si el protocolo esperase una validacion por cada paquete enviado, no se enviarian mas paquetes hasta recibir el reconocimiento del ultimo paquete enviado.
• El concepto de ventana deslizante hasta que exista una continua transmision de informacion, mejorando el desempeño de la red.

                                    Repeticion selectiva

La repeticion  selectiva aprovecha las tramas correctas que llegan despues de la erronea, y pide al emisor que retransmita unicamente este trama. Cuando falla un trama, el receptor ha de conservar en buffers todos los paquetes posteriores hasta conseguir correctamente la que falta.

Protocolos Orientados a Caracter

En estos protocolos los controles estan dirigidos a garantizar la calidad de los caracteres en la comunicacion. Los codigos mas utilizados son el SBT, ASCII y el EBCDIC. Las funciones que desarrollan estos protocolos son:

Control de trama: en este entorno una trama es un bloque de informacion delimitado por al menos un par de caracteres de control, uno al principio y otro al final de la misma.

Control de errores: los protocolos de nivel de enlace deben proporcionar una transmision libre de errores.

Control de la comunicacion: es funcion del nivel de enlace vigilar el establecimiento y el correcto funcionamiento del enlace de datos durante todo el proceso de comunicacion 

Transparencia: el protocolo de nivel de enlace debe prever los mecanismos necesarios para enviar caracteres de control al terminal remoto sin que este los interprete como tales.

Debe enfatizarse que todos los mensajes que se intercambian entre el emisor y el receptor lo hacen a base de secuencias de caracteres. Por ejemplo, en el caso de un protocolo que emplee en codigo ASCII, una sesion de dialogo tipica seria la siguiente:

1. El emisor le indica al receptor que dea transmitir, para ello envia al caracter ENQ (pregunta) y queda a la espera
2. Al recibir el mensaje, el receptor procede a enviar una señal ACK (confirmacion) en caso de estar dispuesto, o una señal NACK (rechazo) si por algun motivo no puede establecer la comunicacion.
3. El emisor que esta a la espera, recibe, bien un caracter ACK, bien un caracter NACK o bien no recibe respuesta. 
4. Los niveles superiores hacen llegar los datos al nivel de enlace.
5. El receptor recibe el mensaje, comprueba que es correcto, elimina los caracteres de control y lo pasa a un nivel superior que lo imprimira en una pantalla
6. Cuando el emisor no tenga mas datos que enviar, procedera a enviar un caracter EOT (fin de transmision).

Protocolos Orientados a Bit

En una transmision orientada a bit, los datos son transmitidos bit a bit. Antes de que la transmision de datos empiece, caracteres especiales de sincronia son transmitidos por el transmisor, asi el receptor puede sincronizarse a si mismo con la rafaga de bits. Este patron de bits es comunmente representado en una cadena de 8 bits.

HDLC

HDLC

Es un protocolo orientado a bit del nivel de enlace. Se diseño para proporcionar un mecanismo de deteccion y correccion de errores del proposito general a los enlaces digitales, entendiendo como enlace un unico cableque conecta dos maquinas (enlace punto a punto), o varias maquinas (enlace multipunto). El protocolo HDLC y sus derivados utilizan la tecnica de relleno de bits y las marcas "01111110" para construir y manejar tramas.