arquitectura de comunicaciones
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Introducción 2-1
Arquitectura de Comunicaciones
Modelo OSI y TCP/IP
Introducción 2-2
Concepto de Red:Conexión de cualquier conjunto de computadoras, impresoras, routers, switches, y otros dispositivos, con el fin de enviar comunicación por un medio de transmisiónLa red permite la comunicación entre diferentes tipos de computadoras, independientemente de la plataforma, ya sea Macintosh, una PC de escritorio o un mainframe. Lo más importante en una red es que todos los dispositivos que intervienen dialoguen en el mismo idioma, es decir, con el mismo protocolo.
Tipos de redes:LAN - Red de área local: Red de datos de alta velocidad y bajo nivel de error que cubre un área geográfica relativamente pequeña. Las LANs conectan estaciones de trabajo, periféricos, terminales y otros dispositivos en un único edificio u otra área geográficamente limitada. Los estándares de LAN especifican el cableado y señalización en las capas física y de enlace datos del modelo OSI. El acceso al medio (cable) puede ser Ethernet, FDDI y Token Ring , tecnologías LAN ampliamente utilizadas.
MAN - Red de área metropolitana: Red que abarca un área metropolitana. En general, una MAN abarca un área geográfica más vasta que una LAN, pero cubre un área geográfica más pequeña que una WAN.
WAN - Red de área amplia: Red de comunicación de datos que conecta a usuarios ubicados a través de una amplia zona geográfica.
Topologías:La topología de una red es el diseño y disposición física de los componentes de la red (computadoras, cableado, hubs, switchs, routers).
Introducción 2-3
Tipos de cables
Tipo CableAncho de banda
(Bits por segundo)
Longitud máxima(metros)
Topología
10 Base 5 Coaxil Grueso 10 Mb 500 Bus
10 Base-T UTP Cat 5 10 Mb 100 Estrella
10 Base-FLFibra óptica multimodo
10 Mb 2000 Estrella
100 Base –Tx UTP Cat 5 100 Mb 100 Estrella
100 Base – Fx
Fibra óptica multimodo 100 Mb 2000 Estrella
100 Base-T UTP Cat 5 1000 Mb 100 Estrella
Introducción 2-4
Necesidad de las arquitecturas de comunicaciones
• Entre los requerimientos necesarios para un diseño de una red de datos están:– Proporcionar conectividad general de manera robusta, equitativa y
económica para una gran cantidad de computadores.– Ser lo suficientemente flexible para evolucionar y ajustarse a los
cambios tecnológicos y a los requerimientos de las nuevas aplicaciones que aparecen constantemente.
• Para afrontar esta complejidad, los diseñadores de redes han creado unos modelos generales –usualmente llamados arquitecturas de comunicaciones- que ayudan en el diseño y la implementación de las redes.
Introducción 2-5
Modelo de capas y los protocolos
• Cuando un sistema se vuelve complejo, el diseñador del sistema introduce otro nivel de abstracción.– La idea de una abstracción es definir un modelo
unificador que capture los aspectos importantes del sistema y oculte los detalles de cómo fue implementado.
• El reto es identificar las abstracciones que simultáneamente sean útiles en un amplio número de situaciones y, a la vez, puedan ser implementadas eficientemente.
Introducción 2-6
Modelo de capas y los protocolos
• En sistemas en red, la abstracción lleva al concepto del modelo de capas.– Se comienza con servicios ofrecidos por la capa física y luego se
adiciona una secuencia de capas, cada una de ellas ofreciendo un nivel de servicios más abstracto.
• Un modelo de capas ofrece dos características interesantes:– Descompone el problema de construir una red en partes más
manejables (no es necesario construir un sistema monolítico que hace todo)
– Proporciona un diseño más modular (si se quiere colocar un nuevo servicio, sólo se debe modificar la funcionalidad de una capa)
Introducción 2-7
Proceso de un viaje aéreo como una serie de pasos
tiquete (compra)
equipaje (entrega)
embarque
despegue
Vuelo
tiquete (recobro)
equipaje (recogida)
desembarque
aterrizaje
Vuelo
Ruta de vuelo
Introducción 2-8
Proceso de un viaje aéreo en capas de servicios
Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]
Traslado de equipaje: entrega-recogida
Traslado de personas: embarque-desembarque
Traslado de la aeronave: pista a pista
Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino
Capas: cada capa implementa un servicio a través de las acciones internas a la capa y solicitando el servicio proporcionado por una capa inferior
Introducción 2-9
Implementación distribuida de la funcionalidad de las capas
tiquete (compra)
equipaje (entrega)
embarque
despegue
Vuelo
tiquete (recobro)
equipaje (recogida)
desembarque
aterrizaje
Vuelo
ruta de vuelo
Salid
a
Aero
puert
o
Llegada
Aero
puert
o
tráfico aéreo intermedio
ruta de vuelo ruta de vuelo
Introducción 2-10
Otra vez: ¿Por qué utilizar capas?• Permite trabajar con sistemas complejos
– una estructura explícita permite la identificación de las partes del sistema complejo y la interrelación entre ellas
• modelo de referencia de capas para discusiones
– la modularidad facilita el mantenimiento y la actualización del sistema
• cambios que se realicen en la implementación de un servicio de una capa es transparente para el resto del sistema
Introducción 2-11
Arquitectura OSI
• ¿Qué es OSI?– Una sigla: Open Systems Interconnection– Conceptualmente: arquitectura general requerida
para establecer comunicación entre computadoras• OSI puede verse de dos formas:
– como un estándar– como un modelo de referencia
Introducción 2-12
OSI es un estándar
• El desarrollo inicial de las redes de computadores fue promovido por redes experimentales como ARPANet y CYCLADES, seguidos por los fabricantes de computadores (SNA, DECnet, etcétera).– Las redes experimentales se diseñaron para ser
heterogéneas (no importaba la marca del computador). Las redes de los fabricantes de equipos tenían su propio conjunto de convenciones para interconectar sus equipos y lo llamaban su “arquitectura de red”
Introducción 2-13
OSI es un estándar
• La necesidad de interconectar equipos de diferentes fabricantes se hizo evidente.
• En 1977, la ISO (International Organization for Standarization) reconoció la necesidad de crear estándares para las redes informáticas y creó el subcomité SC16 (Open Systems Interconnection)
• La primera reunión de éste subcomité se llevo a cabo en marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue desarrollado después de cerca de 18 meses de discusión.
Introducción 2-14
OSI es un estándar
• El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16
• OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar internacional por la ISO (International Organization of Standards).
• Ahora es la recomendación X.200 de la ITU (International Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1
Introducción 2-15
OSI como Modelo de Referencia
• OSI es un modelo de referencia que muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos
• El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones• No todos los productos comerciales se
adhieren al modelo OSI• Sirve para enseñar redes y en discusiones
técnicas (resolución de problemas).
Introducción 2-16
¿En qué se fundamenta OSI?
• La idea principal en el modelo OSI es que el proceso de comunicación entre dos usuarios en una red de telecomunicaciones puede dividirse en niveles (capas)
• En el proceso de comunicación cada nivel pone su granito de arena: el conjunto de funciones que ese nivel “sabe” hacer.
Introducción 2-17
¿Cómo opera el modelo OSI?
• Los usuarios que participan en la comunicación utilizan equipos que tienen “instaladas” las funciones de las 7 capas del modelo OSI
• En el equipo que envía:• El mensaje “baja” a través de las capas del modelo OSI.
– En el equipo que recibe:• El mensaje “sube” a través de las capas del modelo OSI
Introducción 2-18
Operación: 1ª aproximación
En la vida real, las 7 capas de funciones del modelo OSI están normalmente construidas como una combinación de:
1. Sistema Operativo (Windows XP, Win2003, Mac/OS ó Unix)2. Aplicaciones (navegador, cliente de correo, servidor web)3. Protocolos de transporte y de red (TCP/IP, IPX/SPX, SNA)4. Hardware y software que colocan la señal en el cable conectado al computador (tarjeta de red y driver)
Al recibirel mensaje“sube”
Al enviarel mensaje“baja”
El mensaje “viaja” a través de la red
Nodo A Nodo B
Introducción 2-19
Operación: 2ª aproximación
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7Al enviarel mensaje“baja”
Al recibirel mensaje“sube”
RED
Nodo A Nodo B
Las capas del modelo OSI reciben un nombre de acuerdo a su función.
Introducción 2-20
Implementación de las capas OSI
• Las dos primeras capas (física y enlace) generalmente se construyen con hardware y software – El cable, el conector, la tarjeta de red y el driver de
la tarjeta pertenecen a los niveles 1 y 2• Los otros cinco niveles se construyen
generalmente con software
Introducción 2-21
Comunicación entre capas
• Cada capa ofrece un conjunto de funciones para la capa superior y utiliza funciones de la capa inferior
• Cada capa, en un nodo, se comunica con su igual en el otro nodo
Capa A
Capa B
Capa A
Capa B
NODO 1 NODO 2
Introducción 2-22
Servicios, Interfaces y Protocolos
• El modelo OSI distingue entre:– Servicios (funciones): Qué
hace la capa– Interfaces: Cómo las capas
vecinas pueden solicitar/dar servicios
– Protocolos: Reglas para que capas “pares” se comuniquen
Capa A
Capa B
Capa A
Capa B
NODO 1 NODO 2
Introducción 2-23
5. Sesión Sesión
4. Transporte Transporte
3. Red Red
2. Enlace de datos LLC MAC Enlace de datos
1. Física Física
7. Aplicación Aplicación
6. Presentación Presentación
A B
Protocolo de Aplicación
Protocolo de Presentación
Protocolo de Sesión
Protocolo de Transporte
Coaxil – UTP – Fibra Optica
APDU
PPDU
SPDU
TPDU
SEGMENTO
Unidad deIntercambio
Capas
Repetidor Hub
Puente Switch
Router
SMTP-FTP-SNMP-HTTP-TELNET
Compresión-Cifrado-Formato de datosPICT-JPEG-TIFF—MPEG-MIDI-ASCII-EBCDIC
NFS-SQL-RPC-DNA-ASP
TCP-UDP
Repetidor Hub
IP-IPX
Protocolos
NICEthernetIEEE 802.3IEEE 802.5
NICEthernetIEEE 802.2
PAQUETE
TRAMA
BIT
Introducción 2-24
Otra forma de ver los protocolos y las interfaces
• Otras personas incluyen la “interfaz” y el “protocolo” del modelo OSI como parte del Protocolo.
• El protocolo provee un servicio de comunicaciones que elementos (objetos) con un nivel más alto en el modelo de capas (como los procesos de aplicaciones o protocolos de más alto nivel) utilizan para intercambiar mensajes.
• En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentes– Una interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo computador que
desean utilizar el servicio de comunicaciones del protocolo. Esta interfaz define las operaciones que los objetos locales pueden solicitar al protocolo (es la interfaz de OSI).
– Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el significado de los mensajes intercambiados entre implementaciones del mismo protocolo pero ejecutándose en diferentes nodos para establecer el servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).
Introducción 2-25
Otra forma de ver los protocolos y las interfaces
Nodo 1
Protocol
Objeto de alto nivel
Interfaz deServicio
Interfaz Peer-to-peer
Nodo 2
Protocol
Objeto de alto nivel
Introducción 2-26
Más sobre protocolos
• Excepto en la capa física, la comunicación entre pares es indirecta.– Cada protocolo se comunica con su “par” pasando los mensajes a otro
protocolo de una capa inferior.
• Hay que recordar que la palabra protocolo se usa en dos sentidos:– Algunas veces hace referencia a la abstracción de las interfaces
(operaciones definidas por la interfaz de servicio y la interfaz entre pares)
– Otras veces se refiere al módulo –programa- que implementa en la realidad las dos interfaces.
Introducción 2-27
Operación: 3ª aproximación
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
RED
Nodo A Nodo B
DATOS
DATOS
DATOS
DATOSHeader 4
Header 3
Header 2
Unidades de Información
Puede contenerencabezados delas capas 5, 6 y 7
Mensaje
Paquete
Frame
bits
Introducción 2-28
Encapsulación• Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en
otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.– El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel superior
envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.• Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega
una información de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos.– Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el
mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.
• A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.
• La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.
Introducción 2-29
Multiplexamiento y demultiplexamiento
• En de cada una de las capas de un modelo de comunicaciones se pueden alojar varios procolos.
• Por esto razón, dentro del header que agrega un protocolo al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el “payload”.– Este identificador es conocido como llave de multiplexación (demux key)
• Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo o aplicación correctos en la capa superior.– En los headers, las llaves de multiplexación se implementan de diferentes
maneras: diferentes tamaños (un byte, dos bytes, cuatro bytes) o algunos colocan sólo la identificación de la aplicación destino, otros colocan la aplicación origen y la destino.
Introducción 2-30
Operación: 4ª aproximación (1)
Enlace (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”
H4H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.H3
H4
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Los datos se encapsulan y se registraa qué protocolo de la capa superiorle pertenece la carga útil (payload)
Introducción 2-31
Operación: 4ª aproximación (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”
H4H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.H3
H4
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Enlace (2)
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Para entregar el mensaje al protocolocorrecto, dentro de una capa, se usala llave de multiplexación.
Introducción 2-32
Los 7 Niveles del modelo OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicaciones de Red: transferencia de archivos
Formatos y representación de los datos
Establece, mantiene y cierra sesiones
Entrega confiable/no confiable de “mensajes”
Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto
Transfiere “frames”, chequea errores
Transmite datos binarios sobre un medio
Nivel OSI Función que ofrece
Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)
Introducción 2-33
Introducción 2-34
Nivel Físico (Capa 1)
• Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar conexiones físicas entre nodos– Acepta un “chorro” de bits y los transporta a través
de un medio físico (un enlace)– Nivel de voltaje, sincronización de cambios de
voltaje, frecuencia de transmisión, distancias de los cables, conectores físicos y asuntos similares son especificados en esta capa.
Introducción 2-35
• Sus principales funciones se pueden resumir como:• Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la
comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
• Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
• Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
• Transmitir el flujo de bits a través del medio.• Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas• Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el
medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
MEDIOS DE TRANSMISION DE DATOS
CLASES DE MEDIOS DE TRANSMISION
• MEDIOS GUIADOS.Son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo al otro e
incluyen, cables de pares trenzados, cables coaxiales y cables de fibra óptica.
• MEDIOS NO GUIADOS.Transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico. En su lugar
las señales se radian a través del aire.
CLASES DE MEDIOS GUIADOS
CABLE DE PAR TRENZADO• El cable de par trenzado se presenta de dos formas: sin blindaje y
blindado.• CABLE DE PAR TRENZADO SIN BLINDAJE (UTP). Es el tipo mas frecuente de medio de comunicación que se usa
actualmente. Esta formado por dos conductores (cobre), cada uno con su
aislamiento de plástico de color, tiene un color asignado a cada banda para su identificación. Los colores se usan tanto como para identificar los hilos específicos de un cable como parta indicar que cables pertenecen a un par.
Un cable trenzado esta formado por dos hilos, cada uno de los cuales esta recubierto de material aislante.
RANGO DE FRECUENCIAS PARA UN CABLE DE PAR TENZADO
EFECTO DEL RUIDO SOBRE LAS LINEAS PARALELAS.
EFECTO DEL RUIDO EN LINEAS DE PAR TRENZADO
CABLE CON CINCO PARES DE HILOS TRENZADOS SIN BLINDAJE
• Las ventajas del UTP son sus costos y su facilidad de uso. El UTP es barato, flexible y fácil de instalar. En muchas tecnologías de LAN, incluyendo Ethernet y anillo, se usa UTP de gama alta.
• CATEGORIAS DE LA EIA UTP.Categoría 1.Categoría 2.Categoría 3.Categoría 4Categoría 5.
CONEXIÓN UTP
CABLE DE PAR TRENZADO BLINDADO (STP)
• Tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla
entrelazada que rodea cada par de conductores aislados.
Tiene las mismas consideraciones de calidad y se usan los mismos conectores que el UTP, pero es necesario conectar el blindaje a tierra. Los materiales y los requisitos de fabricación del STP son mas caros que los del UTP, pero dan como resultado cables menos susceptibles al ruido.
CABLE COAXIAL• Transporta señales con rangos de frecuencias mas altos que los cables
de pares trenzados, en parte debido a que ambos medios están construidos de forma bastante distinta.
En lugar de tener dos hilos, el cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo solidó o enfilado (cobre) recubierto por un material aislante de material dialéctico.
ESTANDARES DE CABLE COAXIAL
• Los distintos diseños del cable coaxial se pueden categorizar según sus clasificaciones de radio del Gobierno.
RG-8 Usado en Ethernet de cable grueso.RG-9 Usado en Ethernet de cable grueso.RG-11 Usado en Ethernet de cable grueso.RG-58 Usado en Ethernet de cable fino.RG-59 Usado para TV.
FIBRA OPTICA
• Esta hecha de plástico o de cristal y transmite las señales en forma de luz.
TAMAÑO DE LA FIBRA
• Las fibras ópticas se definen por la relación entre el diámetro de su núcleo y el diámetro de la cubierta, ambas expresadas en micras.
CONECTORES PARA FIBRA OPTICA.
• Los conectores para el cable deben ser tan precisos como el cable en si mismo. Con medios metálicos, las conexiones no necesitan ser tan exactas siempre en que en ambos conductores estén en contacto físico.
VENTAJAS DE LA FIBRA OPTICA
• INMUNIDAD AL RUIDO.• MENOR ATENUACION DE LA SEÑAL• ANCHO DE BANDA MAYOR.
DESVENTAJAS DE LA FIBRA OPTICAS.• COSTO.• INSTALACION/MATENIMIENTO.• FRAGILIDAD.
MEDIOS NO GUIADOS
• Transportan ondas electromagnéticos sin usar un conductor físico. En su lugar, las señales se radian a través del aire, y, por tanto, están disponibles para cualquier que tengan un dispositivo capaz de aceptarlas.
• ASIGNACION DE RADIO FRECUENCIA.
PROPAGACION DE LAS ONDAS DE RADIO
PROPAGACION EN SUPERFICIE.
PROPAGACION TROPOSFERICA.
PROPAGACION IONSFERICA.
PROPAGACION POR VISION DIRECTA.
PROPAGACION POR EL ESPACIO.
PROPAGACION DE SEÑALES ESPECIFICAS.
PROPAGACION DE SEÑALES ESPECIFICAS
MICROONDAS TERRESTRES
COMUNICACIÓN VIA SATELITE
TELEFONIA CELULAR
Cableado telefónico
Informática - Redes Locales
Cableado NO Estructurado
Cableado Estructurado
Edificios Inteligentes
SOLUCIONES DE CABLEADOSOLUCIONES DE CABLEADO
EVOLUCIONEVOLUCION
Topología de red en estrella
Arquitectura abierta
Fácil administración y mantenimiento
Crecimiento modular
Integración de servicios
Inversión
Comodidad y eficiencia
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
VENTAJASVENTAJAS
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
DESCRIPCIONDE LOSSUBSISTEMAS
DESCRIPCIONDE LOSSUBSISTEMAS
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
SUBSISTEMA DEAREAS DE TRABAJO
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Está conformado por los
componentes que van desde la
salida de comunicaciones hasta los
equipos ubicados en cada puesto de
trabajo.
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Patch cords
Salidas decomunicaciones
Puesto de trabajo
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Patch cords
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Salidas decomunicaciones
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
SUBSISTEMA DECABLEADO HORIZONTAL
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Está conformado físicamente por el
cable de par trenzado que va desde
la salida de comunicaciones hasta el
centro de cableado.
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Cable UTPCategoría 5
Centro decableado
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Cable UTPCategoría 5
Pares trenzados
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
SUBSISTEMA DEADMINISTRACION
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Son uno o varios centros de
cableado que albergan los equipos
de concentración, tanto pasivos
como activos, y que permiten la
apropiada distribución y
administración de los servicios
requeridos.
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Gabinetes
PatchPanels
Concentradores
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
PatchPanels
Patchcords
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Concentradores
Patchcords321 4 5 6 7 8 9 1110 12 13 14 15 16
E the rSw itch P ro16
E P P 373 X M ITR C V
LN K /F D X
E P P 373 X M ITR C V
LN K /F D X
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
SUBSISTEMA DECONEXION VERTICAL - BACKBONE
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Permite la interconexión y
comunicación entre los diferentes
centros de cableado que pueden
existir dentro de un edificio.
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Fibraóptica
Cablesmultipares
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
SUBSISTEMA DE CONEXION ENTRE EDIFICIOS - CAMPUS
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Permite la interconexión y
comunicación entre los centros de
cableado principales de diferentes
edificios ubicados en un área común
denominada “Campus”.
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Fibraópticaycablesmultipares
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
RELACION BENEFICIO / COSTORELACION BENEFICIO / COSTO
Años
Inversión($)
CableadoConvencional
CableadoEstructurado
1 año
SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADOSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
TENDENCIAS YNUEVAS TECNOLOGIAS
SERVICIOS DE TECNOLOGIAEdificios Inteligentes
CentralTelefónica
Centro deTecnologíaPlanta
EléctricaNodo deDatos
Empresa“CARRIER”prestadora deservicios
Servicio de TV(DTH)
TFC
PATCH PANEL
HUB
24 PTOS
.
.
.20 TERMINALES
FIBRA OPTICA CABLE UTP
CABLE UTP
PLANTA DE CONCENTRADOS
Introducción 2-87
Nivel de Enlace (Capa 2)
• Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos nodos.
• Hace transmisión confiable (sin errores) de los datos sobre un medio físico (un enlace)– Define la dirección física de los nodos– Construye los “frames”– También debe involucrarse con el orden en que
lleguen los frames, notificación de errores físicos, reglas de uso del medio físico y el control del flujo en el medio.
Introducción 2-88
• El objetivo del nivel de enlace es conseguir que la información fluya, libre de errores, entre dos máquinas que estén conectadas directamente (servicio orientado a conexión).
• Para lograr este objetivo tiene que montar bloques de información (llamados tramas en este nivel), dotarles de una dirección de nivel de enlace, gestionar la detección o corrección de errores, y ocuparse del control de flujo entre equipos (para evitar que un equipo más rápido desborde a uno más lento).
• Cuando el medio de comunicación está compartido entre más de dos equipos es necesario arbitrar el uso del mismo. Esta tarea se realiza en el subnivel de acceso al medio.
Introducción 2-89
• Dentro del grupo de normas IEEE 802, el subnivel de enlace lógico se recoge en la norma IEEE 802.2 y es común para todos los demás tipos de redes (Ethernet o IEEE 802.3, IEEE 802.11 o Wi-Fi, IEEE 802.16 o WiMAX, etc.); todas ellas especifican un subnivel de acceso al medio así como un nivel físico distintos.
• Otro tipo de protocolos de nivel de enlace serían PPP(Point to point protocol o protocolo punto a punto), HDLC (High level data link control o protocolo de enlace de alto nivel).
• En la práctica el subnivel de acceso al medio suele formar parte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que el subnivel de enlace lógico estaría en el programa adaptador de la tarjeta (driver en inglés).
Introducción 2-90
Tramas• En la capa de enlace, los datos se organizan en unidades
llamadas tramas. Cada trama tiene una cabecera que incluye una dirección e información de control y una cola que se usa para la detección de errores.
• La cabecera de una trama de red de área local (LAN) contiene las direcciones físicas del origen y el destino de la LAN. La cabecera de una trama que se transmite por una red de área extensa (WAN) contiene un identificador de circuito en su campo de dirección.
• Recuerde que un enlace es una red de área local, una línea punto a punto o alguna otra facilidad de área extensa por la que se pueden comunicar los sistemas mediante un protocolo de la capa de enlace de datos.
Introducción 2-91
Nivel de Red (Capa 3)
• Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al nodo correcto, buscando el mejor camino (es decir, permite el intercambio de paquetes).– Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles de cómo
los paquetes alcanzan el nodo destino correcto– En esta capa se define la dirección lógica de los nodos – Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el
direccionamiento• Enrutamiento: ¿cuál es el mejor camino para llegar a la red destino? • Direccionamiento: ¿cuál es el nodo destino?
Introducción 2-92
Para conseguir este objetivo tiene que realizar ciertas tareas:• Asignación de direcciones de red únicas• Interconexión de subredes distintas• Encaminamiento de paquetes• Control de congestión
Orientado a conexión o no
• Hay dos formas en las que el nivel de red puede funcionar internamente, mediante datagramas o por circuitos virtuales. En una red de datagramas cada paquete se encamina independientemente, sin que el origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento de comunicación previo. En una red de circuitos virtuales dos equipos que quieran comunicarse tienen que empezar por establecer una conexión, durante este estableciemiento de conexión, todos los encaminadores (o routers) que haya por el camino elegido reservarán recursos para ese circuito virtual específico.
• Independientemente de que la red funcione internamente con datagramas o con circuitos virtuales puede dar hacia el nivel de transporte un servicio orientado a conexión o no.
Introducción 2-93
Encaminamiento
• El problema del encaminamiento consiste en encontrar un camino óptimo entre un origen y un destino. La bondad de este camino puede tener diferentes criterios: velocidad, retardo, seguridad, regularidad, distancia, longitud media de las colas, costos de comunicación, etc.
• Los equipos encargados de esta labor se denominan encaminadores (router en inglés), aunque también realizan labores de encaminamiento los conmutadores (switcher en inglés) "multicapa" o "de nivel 3", si bien estos últimos realizan también labores de nivel de enlace.
Control de congestión
• Cuando en una red un nodo recibe más tráfico del que puede cursar se puede dar una congestión. El problema es que una vez que se da congestión en un nodo el problema tiende a extenderse por el resto de la red. Por ello hay técnicas de prevención y control que se pueden y deben aplicar en el nivel de red.
Introducción 2-94
Nivel de Transporte (Capa 4)• Proporciona un número amplio de servicios. Asegura la
entrega de los datos entre procesos que han establecido una sesión y que se ejecutan en diferentes nodos– Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles del
transporte de los datos hasta el proceso correcto– Hace multiplexamiento para las aplicaciones
• ¿cuál es la aplicación/servicio destino/origen?– Segmenta bloques grandes de datos antes de transmitirlos (y los
reensambla en le nodo destino)– Asegura la transmisión confiable de los mensajes – No deja que falten ni sobren partes de los mensajes trasmitidos (si
es necesario, hace retransmisión de mensajes)– hace control de flujo y control de congestión
Introducción 2-95
Nivel de Sesión (Capa 5)
• Define cómo iniciar, coordinar y terminar las conversaciones entre aplicaciones (llamadas sesiones).– Administra el intercambio de datos y sincroniza el diálogo entre
niveles de presentación (capa 6) de cada sistema– Ofrece las herramientas para que la capa de aplicación, la de
presentación y la de sesión reporten sus problemas y los recursos disponibles para la comunicación (control del diálogo –sesión- entre aplicaciones)
– Lleva control de qué flujos forman parte de la misma sesión y qué flujos deben terminar correctamente
Introducción 2-96
Nivel de Presentación (Capa 6)
• Define el formato de los datos que se intercambiarán– Asegura que la información enviada por la capa de
aplicación de un nodo sea entendida por la capa de aplicación del otro nodo
– Si es necesario, transforma a un formato de representación común
– Negocia la sintáxis de transferencia de datos para la capa de aplicación (estructura de datos)
– Ejemplo: formato GIF, JPEG ó PNG para imágenes.
Introducción 2-97
Nivel de Aplicación (Capa 7)
• La capa de aplicación está cerca al usuario (no ofrece servicios a otras capas del modelo OSI)– Es el nivel más alto en la arquitectura OSI– Define la interfaz entre el software de comunicaciones y cualquier
aplicación que necesite comunicarse a través de la red.– Las otras capas existen para prestar servicios a esta capa– Las aplicaciones están compuestas por procesos.– Un proceso de aplicación se manifiesta en la capa de aplicaciones
como la ejecución de un protocolo de aplicación.
Introducción 2-98
Arquitectura OSI
Uno o más nodos dentro de la Red
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
Intermediate systems
Introducción 2-99
Perspectivas del modelo OSI
• El modelo OSI permite trabajar con la complejidad de los sistemas de comunicación de datos
• Las implementaciones de arquitecturas de red reales no cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo OSI:– TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet, AppleTalk,
etc.
Introducción 2-100
Perspectivas del modelo OSI
• Se intentó construir una implementación del modelo OSI– A finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso establecer GOSIP
(Government Open Systems Interconnect Profile) como algo obligatorio. NO funcionó. Perdió vigencia en 1995
• ¿Qué sucederá con OSI?– Los protocolos de la implementación OSI desarrollada son demasiado
complejos y tienen fallas– Están implementados de manera muy regular– Sin embargo, TCP/IP sigue mejorando continuamente
• El modelo OSI sigue siendo un modelo pedagógico.
Introducción 2-101
¿Qué es TCP/IP?
• El nombre “TCP/IP” se refiere a una suite de protocolos de datos.– Una colección de protocolos de datos que permite
que los computadores se comuniquen. • El nombre viene de dos de los protocolos que
lo conforman:– Transmission Control Protocol (TCP)– Internet Protocol (IP)
• Hay muchos otros protocolos en la suite
Introducción 2-102
TCP/IP e Internet
• TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet (Aunque se utilizan para Intranets y Extranets)
• Stanford University y Bold, Beranek and Newman (BBN) presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para una red de conmutación de paquetes (ARPANet).
• La arquitectura de TCP/IP ahora es definida por la Internet Engineering Task Force (IETF)
Introducción 2-103
¿Por qué es popular TCP/IP?
• Los estándares de los protocolos son abiertos: interconecta equipos de diferentes fabricantes sin problema.
• Independiente del medio de transmisión físico.• Un esquema de direccionamiento amplio y
común.• Protocolos de alto nivel estandarizados
(¡muchos servicios!)
Introducción 2-104
“Estándares” de TCP/IP
• Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto los estándares deben ser públicamente conocidos.
• La mayor parte de la información sobre los protocolos de TCP/IP está publicada en unos documentos llamados Request for Comments (RFC’s) - Hay otros dos tipos de documentos: Military Standards (MIL STD), Internet Engineering Notes (IEN) -.
Introducción 2-105
Arquitectura de TCP/IP (cuatro capas)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Transporte
Internet
Acceso de Red
Aplicaciones y procesos que usan la red
Servicios de entrega de datos entre nodos
Define el datagrama y maneja el enrutamiento
Rutinas para acceder el medio físico
No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de losprotocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres a cinco).
Introducción 2-106
Pila de protocolos de Internet (cinco capas)• aplicación: soporta las aplicaciones de la red
– FTP, SMTP, HTTP
• transporte: transferencia de datos host to host– TCP, UDP
• red: enrutamiento de datagramas desde la fuente al destino– IP, protocolos de enrutamiento
• enlace: transferencia de datos entre elementos de red vecinos– PPP, Ethernet
• física: bits “en el cable”
aplicación
transporte
red
enlace
física
Introducción 2-107
Capas: comunicación lógicaaplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
redenlacefísica
Cada capa:• distribuida• Las “entidades”
implementan las funciones de cada capa en cada nodo
• las entidades realizan acciones, e intercambian mensajes con sus “iguales”
Introducción 2-108
Capas: comunicación lógicaaplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
redenlacefísica
datos
datos
Transporte• toma datos de la
aplicación• agrega
direccionamiento, agrega información de chequeo de confiabilidad para formar el “datagrama”
• envía el datagrama al otro nodo
• espera el acuse de recibo (ack) del otro nodo
• analogía: la oficina postal
datos
transporte
transporte
ack
Introducción 2-109
Capas: comunicación físicaaplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
redenlacefísica
datos
datos
Introducción 2-110
Capa de Acceso de Red
Capa Internet
Capa de transporte
Capa de aplicación
Encapsulación de datos
• Cada capa de la pila TCP/IP adiciona información de control (un “header”) para asegurar la entrega correcta de los datos.
• Cuando se recibe, la información de control se retira.
DATOSHeader
DATOSHeaderHeader
Header DATOSHeaderHeader
DATOS
Introducción 2-111
Capas de los protoclos y los datos
Cada capa toma los datos de la capa superior• agrega información de control (header) y crea una nueva
unidad de datos• pasa esta nueva unidad a la capa inferior
aplicacióntransporteredenlacefísica
aplicacióntransporteredenlacefísica
origen destino
M
M
M
M
Ht
HtHn
HtHnHl
M
M
M
M
Ht
HtHn
HtHnHl
mensaje
segmento
datagrama
frame
Introducción 2-112
Ubicación de los protocolos de TCP/IP en el Modelo de Referencia OSI (Open Systems Interconnection)
Llegó
Modem
SolicitudDNS Red del
CampusAQUÍ ESTÁ LA
TARJETA DE RED
Y EL DRIVER
ModemEL MODEM ESTÁEN LA CAPA 1
Introducción 2-113
Representación alternativa de la Arquitectura de Internet
• Diseño en forma de clepsidra (reloj de arena)• Aplicación vs. Protocolo de Aplicación (FTP, HTTP)
…
FTP HTTP SNMP TFTP
TCP UDP
IP
RED1 RED2 REDn
Introducción 2-114
Otras representaciones de la arquitectura de Internet
Aplicación
Network
IP
TCP UDP
Topología de red
IP
TCP y UDP
AplicacionesbinariasNVTs
AplicacionesASCII
Introducción 2-115
Referencias• ZIMMERMANN, Hubert. “OSI Reference Model, The ISO
model of Architecture for Open Systems Interconnection”, abril de 1980.
• PETERSON, Larry; DAVIE, Bruce, Computer Networks, A system approach, Morgan Kaufmann Publishers. 2003.
• KUROSE, Jim; ROSS, Keith, Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2 edición. Addison-Wesley. 2003
• HALL, Eric. , Internet Core Protocols, the definitive guide, O'Reilly & Associates, Inc. 2000