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Introducción a las redes Ethernet

Conceptos generales

1 M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela

Ethernet

M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela

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Ethernet es el nombre de una tecnología de redes de computadoras de área local (LANs) basada en tramas de datos.

El nombre viene del concepto físico de ether.

Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de trama del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

Ethernet se refiere a las redes de área local y dispositivos bajo el estándar IEEE 802.3 que define el protocolo CSMA/CD, aunque actualmente se llama Ethernet a todas las redes cableadas que usen el formato de trama descrito más abajo, aunque no tenga CSMA/CD como método de acceso al medio.

Ethernet es popular porque permite un buen equilibrio entre velocidad (10/100/1000 Mb/s), costo y facilidad de instalación.

Red Ethernet: Modelo OSI


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El modelo OSI divide las tareas necesarias para mover información entre dos o mas computadores conectados a una red en siete tareas mas simples llamadas CAPAS.

La capa de PRESENTACIÓN pasa sus datos a la capa de SESIÓN, CAPA 5, y así sucesivamente, hacia abajo, hasta llegar a la capa FÍSICA, CAPA 1.

Para llegar a B proceso es contrario

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE

FISICA

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE

FISICA

APLICACIÓN

SISTEMA A SISTEMA B



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► Capa Física (Capa 1)

La Capa Física es la que se encarga de las conexiones físicas: cable de par trenzado, fibra óptica, etc y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.),si esta es uni o bidireccional (simplex, dúplex o full-duplex).

► Capa de enlace de datos (Capa 2)

Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

Ejemplos: Ethernet, Token Ring, ATM (Asynchronous Transfer Mode), FDDI (interfaz de datos distribuida por fibra).



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► Capa de red (Capa 3)

Se encarga de encontrar un camino manteniendo una tabla de enrutamiento y atravesando los equipos que sea necesario, para hacer llevar los datos al destino. Los equipos encargados son los encaminadores (routers o enrutadores).

Adicionalmente la capa de red debe gestionar la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red.

Ejemplos: IP

► Capa de transporte (Capa 4) Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se

encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. Todo el servicio que presta la capa está gestionado por las cabeceras que agrega al paquete a transmitir.

Ejemplos: TCP, UDP



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► Capa de sesión (Capa 5)

Se encarga de: 1 Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta). 2 Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo). 3 Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.

► Capa de presentación (Capa 6)

El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números, sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos.



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► Capa de aplicación (Capa 7) Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de

acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP). El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Así por ejemplo un usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html" para conseguir una página en html, ni lee directamente el código html/xml.

► Unidades de datos

El intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente la agrega información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino analiza y convierte la información de control de los datos como sigue:

Si un ordenador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.

Red Ethernet


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CSMA/CD : carrier sense mulptiple access whit collision detection.

Una estación "escucha" la línea antes de trasmitir datos. Si ninguna otra estación lo está haciendo, entonces envía sus datos. Si la red está ocupada, espera. Si dos estaciones comienzan a trasmitir al mismo tiempo se produce una "colisión". En este caso ambas estaciones detectan la colisión y cesan el envío. Cada una de ellas espera un tiempo y vuelve a intentar.(Este retardo es de valor aleatorio para cada una, para minimizar la posibilidad de que nuevamente ambas estaciones colisionen).

►La topología de la red ethernet es por definición un "bus". Cada estación está ligada en "paralelo" al bus. Cada estación escucha los paquetes y si la dirección de destino es la propia (MAC address) lo recibe y procesa. Si no es para ella lo descarta. En la práctica actual es más corriente usar topologiás físicas "estrellas", si bien a nivel lógico siguen siendo "Bus".

Elementos físicos de una Red Ethernet


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► NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red - permite el acceso de un ordenador u otro equipo (PLC) a una red local. Cada adaptador posee una dirección MAC (Media Acces Control) que la identifica en la red y es única. Un equipo conectado a una red se denomina nodo.

24 BITS 24 BITS

FABRICANTE

► Las direcciones MAC son únicas para cada interfaz de la red. Tienen 48 bits: los primeros 24 bits identifican al fabricante y son asignados por el IEEE. Los 24 últimos bits pueden ser la serie u otro dato del fabricante.



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► Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación a lo largo del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI.

► Concentrador o hub - funciona como un repetidor, pero permite la interconexión de múltiples nodos, su funcionamiento es relativamente simple, ya que recibe una trama de ethernet y la repite por todos sus puertos. Es básicamente un repetidor eléctrico.Todos los dispositivos conectados a él comparten el mismo ancho de bandaTodo lo que se transmite llega a todos los elementos conectados al hubTodos los dispositivos conectados comparten el mismo dominio de colisión.Introduce lentitud en las redes.Opera en la capa física del modelo OSI.



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► Puente o bridge - interconectan segmentos de red, haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC. Solamente retransmite las tramas libres de errores, y los que pertenecen al segmento correspondiente.



12 12

► Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red o de equipos.Funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Su funcionamiento básico es en las capas física y de enlace de datos del modelo OSI, por lo cual son capaces de procesar información de las trama.

Su funcionalidad más importante es gestionar las tablas de dirección. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2, el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió, la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario, por lo cual ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2, y cuando reciba otra trama con dirección de destino a alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto, lo cual disminuye el tráfico de la red y contribuye al buen funcionamiento de la misma. Los switches permiten interconectar una LAN de 100 Mbps con una LAN de 10 Mbps.



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► ROUTER Filtra el tráfico entre redes según un protocolo específico, no usa solamente las direcciones de los paquetes.Mueve datos de manera efectiva entre los sistemas de las redes.Usa la información del protocolo de la capa 3.Divide las redes en subredes separadas.Reconoce diferentes protocolos.

TCP: Protocolo de Control de Transmisión


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•Trabaja conjuntamente con IP para mover paquetes de datos a través de la red.

•Opera a nivel de la capa de TRANSPORTE

•Proporciona la conexión de computador a computador

•Chequea los errores

•Organiza la conexión y desconexión

•Genera señales de ¨Aceptación¨

•Realiza control del flujo

Direccionamiento IP


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► El Protocolo Internet (IP) es la implementación más popular de un esquema de direccionamiento de red jerárquico.

► La dirección IP tiene una longitud de 32 bits.

► Para facilitar el manejo de estas direcciones de 32 bits, las direcciones IP de agrupan en números de 8 bits, separados por puntos y representados en formato decimal.

194.106.0.132194.106.0.132

11000010 01101010 00000000 10000100

194 106 0 132

Direccionamiento IP


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Partes de la dirección IP. Se compone de dos partes:

Número de host. Como las direcciones IP están formadas por cuatro octetos, se

puede utilizar uno, dos o tres octetos para identificar el número de red.

Número de red. También se pueden utilizar hasta 3 octetos para identificar la

parte de hosts de una dirección IP.

RED HOST

190 . 106 . 0 . 132

Clases de direcciones IP


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Clase Formato IP (r=red, h=host)

Redes disponibles

Host disponibles por Red

Rango Mascara de subred

A r.h.h.h 126 16.777.214 0.0.0.0 - 127.0.0.0 255.0.0.0

B r.r.h.h 16.384 65.534 128.0.0.0 - 191.255.0.0 255.255.0.0

C r.r.r.h 2.097.152 245 192.0.0.0 - 223.255.255.0

255.255.255.0

D grupo - - 224.0.0.0 - 239.255.255.255

-

E No validas - - 240.0.0.0 - 255.255.255.255

-

31 24 16 8 0

0 red host

1 0 red host

1 1 0 red host

1 1 1 0 grupo de multidifusión

1 1 1 1 direcciones reservadas (no utilizar)

Clase A

Clase B

Clase C

Clase D

Clase E



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Identificador de red. Los hosts solo pueden comunicarse con los dispositivos de una

red que tengan el mismo identificador de red.

Direcciones IP publicas. Son visibles en todo Internet.

Direcciones IP privadas. Son visibles únicamente por otros hosts de su propia red o de

otras redes privadas interconectadas por routers.



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A su vez, las direcciones pueden ser:

Direcciones IP estáticas (fijas). Un host que se conecta a la red con dirección IP estática siempre

lo hará con una misma dirección IP. Direcciones IP publicas estáticas: son las que utilizan los

servidores de Internet con objeto de que estén siempre localizables por los usuarios en Internet.

Direcciones IP dinámicas. Un host que se conecte a la red mediante dirección IP dinámica,

cada vez que se conecte lo hará con una dirección IP distinta. Direcciones IP publicas dinámicas: son las que se utilizan en la

conexión a Internet mediante modem.

Broadcast, en castellano difusión, es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.



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Direcciones privadas. Hay ciertas direcciones de cada clase de direcciones IP que no

están asignadas. Se denominan direcciones privadas. Pueden se utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección

de red (NAT), para conectarse a una red pública o por un servidor proxy.

Las usan aplicaciones que no requieren conectividad externa. Cualquier trafico que posea una dirección destino dentro de uno de

los intervalos de direcciones privadas NO se enrutará a través de Internet.

Rango de direcciones de red privadas

Clase A 10.0.0.0

Clase B 172.16.0.0 - 172.31.0.0

Clase C 192.168.0.0 - 192.168.255.0

Cableado Ethernet


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Cableado Ethernet


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Premium 5e® F/UTP Cable - International

System 6® UTP Cable - International

Premium 5e® UTP Cable - International

TERA® 1200 MHz Cable - International

LightSystem® Fiber Optic Cable Multimode

LightSystem® Fiber Optic Cable Singlemode

Conectores (pin)


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Conectores


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